Eine Photovoltaikanlage, auch PV-Anlage, PVA oder Solargenerator genannt, ist eine Solarstromanlage, die durch Solarzellen Teile der Sonnenstrahlung in elektrische Energie (Strom) umwandelt. Diese Umwandlung der Energie wird als Photovoltaik oder Fotovoltaik bezeichnet.
Wie funktionieren Photovoltaikanlagen?
Grob erklärt sind Photovoltaikmodule in der Lage, das Licht der Sonne in Energie zu verwandeln. Für alle, die es etwas genauer wissen möchten, gehen wir hier einmal ins Detail: Das Sonnenlicht besteht aus Photonen, also Lichtteilchen. Diese besitzen Energie. Treffen sie auf photoelektrische Halbleiter (auf unser Solarmodul), wird dadurch elektrische Spannung verursacht. Die Elektronen gelangen also in Bewegung und erzeugen dadurch Strom. Genau genommen ist der Vorgang noch viel komplexer, aber für eine generelle Vorstellung wollen wir es bei dieser vereinfachten Betrachtungsweise belassen.
PV-Anlagen mit Stromspeichern sind eine hervorragende Möglichkeit, die Autarkie zu erhöhen. Durch den Einsatz von Stromspeichern kann der Solarstrom optimal genutzt und ausgewählte Verbraucher gesteuert werden. So wird der Nutzen des selbst erzeugten Solarstroms maximiert – bei Tag und bei Nacht. Die Komponenten einer Photovoltaikanlage bestehen aus Photovoltaikmodulen, Montagesystemen und Wechselrichtern.
Hinzu kommen spezielle Solarkabel (Stringleitungen), die den Solarstrom vom Dach zum Wechselrichter leiten. Darüber hinaus werden Steckverbinder, Kabelkanäle und Elektromaterial für den Anschluss an das Hausnetz oder das öffentliche Stromnetz benötigt. Sie alle sind wichtige Bestandteile. Mit einer Solaranlage können Sie nicht nur Ihren Energiebedarf decken, sondern auch einen erheblichen Beitrag für den Klimaschutz leisten.
Der Wechselrichter
Für die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in nutzbaren Wechselstrom (AC) ist der Wechselrichter ein unverzichtbares Element der Photovoltaikanlage. Mit der richtigen Wahl des Wechselrichters können Sie Ihre Photovoltaikanlage optimal an die örtlichen Gegebenheiten anpassen und den größtmöglichen Nutzen erzielen. So optimieren Sie Ihre Solaranlage für den bestmöglichen Ertrag!
Grundmaterial für die Halbleiterschichten bei PV-Anlagen
Als Grundmaterial für die Halbleiterschichten auf den Solarmodulen kommen Siliziumkristalle zum Einsatz. Diese erzeugen zwar nur eine mäßige Ausbeute – unter 20 % der Lichtenergie werden in elektrische Energie umgewandelt – doch das Material ist günstig herzustellen und in nahezu unbegrenzter Menge verfügbar. Mit selteneren Materialien wie Gallium-Arsenid könnten bessere Wirkungsgrade erzielt werden, doch ist das aufgrund der Materialkosten kein taugliches Konzept. Hier wird aktuell jedoch weiter Forschungsarbeit betrieben. Die Energiegewinnung durch Solar wird also immer weiter optimiert.
Gute Gründe für eine Photovoltaikanlage
Zunächst wäre da die Sonne. Ohne sie geht im PV-Business nichts und sie bleibt uns stets erhalten. Ebenfalls betrachtenswert sind die Strompreise. Diese steigen kontinuierlich, während – kommen wir zum dritten Punkt – die Kosten der PV-Technologie immer weiter sinken. Damit ist die Rechnung eindeutig. Wer sich eine neue Photovoltaikanlage auf das Dach baut, landet eigentlich immer im rechnerischen Plus.
Doch damit nicht genug: Da es sich um eine emissionsfreie Energieerzeugung handelt, sind Zuschüsse vom Staat und andere Formen der Förderung von Photovoltaikanlagen möglich. Die Verteilung der Gelder läuft oftmals über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Sie vermittelt zinsgünstige Kredite oder macht den Weg für Zuschüsse frei. Wenn überschüssiger Solarstrom entsteht, gibt es dank des Erneuerbare Energien Gesetzes (EEG) eine gesicherte Möglichkeit, mit welcher der Betreiber einer Photovoltaikanlage den Strom gegen Bezahlung ins öffentliche Netz einspeisen kann. Deutlich lukrativer, als die Vergütung für das Einspeisen des Stroms, ist die Ersparnis, die entsteht, wenn der Strom der Photovoltaikanlage selber verbraucht wird.
Photovoltaikanlagen in Kombination mit einem Elektroauto
Der größte Gewinn – das muss dann allerdings schon bei der Planung der Photovoltaikanlage berücksichtigt werden – entsteht bei der Kombination mit einem E-Auto. Mit den dauerhaft hohen Preisen für Benzin und Diesel sind auch sparsame Kleinwagen kaum noch für unter zehn Euro pro 100 Kilometer zu bewegen – und dabei ist nur der Preis für den Treibstoff berücksichtigt. Berufspendler kommen schnell auf solche Kilometerleistungen und zwar Tag für Tag. Besitzer einer entsprechend großen Photovoltaikanlage, die auch für den PKW genügend Strom produziert, sind daher schneller bei der Amortisation, als jeder andere. Das heißt, die Kosten für Anschaffung, Installation, Wartung und Betrieb der Anlage sind im Rekordtempo über Einsparungen wieder reingeholt.
Es sind dafür einige besondere Vorkehrungen nötig – darauf werden wir selbstverständlich noch detaillierter eingehen.
Die Umwelt liebt Photovoltaik
Aktiver Beitrag zum Umweltschutz
Emissionsfreier elektrischer Strom durch die Photovoltaikanlage
Photovoltaik gilt als 100 % klimaneutral
Beim Kauf einer Photovoltaikanlage stehen oft finanzielle Interessen im Vordergrund. Sicherlich: eine Photovoltaikanlage, die im täglichen Leben bares Geld spart, ist sicher jedem willkommen. Für viele Menschen ist es jedoch vor allem wichtig, einen aktiven Beitrag zum Umweltschutz zu leisten. Dafür sind Photovoltaikanlage einfach ideal. Der durch die Solaranlage erzeugte elektrische Strom entsteht vollkommen emissionsfrei. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerken, in denen Öl, Kohle oder Abfälle verfeuert werden, oder der aus anderen Gründen nicht unumstrittenen Kernkraft, gilt Photovoltaik als 100 % klimaneutral und ungefährlich.
Auch ein indirekter Effekt von Photovoltaik ist gut fürs Klima: In den Sommermonaten werden viele Gebäude aktiv durch Klimaanlagen gekühlt, die große Mengen an Energie verbrauchen. Durch die Montage einer Photovoltaikanlage wird ein Teil der in den Sonnenstrahlen enthaltenen Hitze-Energie in Form von elektrischem Strom abgeführt, wodurch das Gebäude weniger aufgeheizt wird. Die dadurch eingesparte Energie tut der Umwelt ebenfalls gut.
Wer es ernst meint mit dem Klimaschutz und dem Bereich der regenerativen Energietechnik, für den ist Photovoltaik aus diesen Gründen nicht mehr wegzudenken.
Was es beim Kauf der PV-Anlage zu bedenken gibt
Der Anschaffung einer PV-Anlage sollte eine fachmännische Planung vorausgehen. Auch wenn manche Photovoltaikanlagen-Anbieter die Thematik so darstellen, als müsste man lediglich eine Anlage kaufen und an das Stromnetz anschließen, sind doch einige Dinge zu beachten. Dann allerdings können Sie – dank guter Planung – aus der Anschaffung einer Photovoltaikanlage für die Gewinnung von Solarstrom eine kostensenkende und gewinnbringende Investition machen. Gute Gründe für den Kauf einer Photovoltaikanlage von Energieversum finden Sie in unserem Beitrag über unsere Photovoltaik Komplettanlagen mit Speicher. Auf der einen Seite steht die maximale Menge an Strom, die Sie mit der Installation der PV-Anlage produzieren können. Diese hängt von vier grundsätzlichen Faktoren ab:
- Von der Anzahl der jährlichen Sonnenstunden und der durchschnittlichen Wetterlage in Ihrer Region
- Von der zur Verfügung stehenden Dachfläche bzw. des Platzes für die Photovoltaikanlage
- Von der verwendeten Solartechnologie
- Von der Ausrichtung Ihres Gebäudes und dem Vorhandensein eventueller Schattengeber
Die Aspekte der Photovoltaikanlage
Am ersten Aspekt können Sie nichts ändern. Der Gebäudebesitzer in Südbaden, in der Nähe der französischen Grenze, findet naturgemäß bessere Bedingungen vor, als ein Anwohner an der Ostseeküste. Auch wird sicherlich niemand die Dachfläche seines Hauses vergrößern, nur um Platz für Solarpaneele zu schaffen – das heißt, auch dieser Faktor wird nicht beeinflusst.
Um die vorhandene Fläche allerdings ideal auszunutzen, gibt es clevere Lösungen. Bauliche Voraussetzungen, die nicht existieren, können oft günstig geschaffen werden. Ein gutes Beispiel hierfür sind Flachdächer, wie sie vor allem im Gewerbe häufig vorkommen. Der erzeugte Strom ist dann am höchsten, wenn die Paneele der Photovoltaikanlage direkt zur Sonne hin ausgerichtet sind. Aus diesem Grund zögern viele Hausbesitzer, auf einem Flachdach Solarstrom zu produzieren. Die Lösung haben wir hier im Detail beschrieben: Solarmodule lassen sich auf Flachdächern aufständern, um so optimal zur Sonne hin ausgerichtet zu werden.
Schatten – ein Thema, das oft unter den Tisch fällt
Achten Sie auf Kamine, Gauben, Antennen, Bäume, Berge und Nachbargebäude! Es sollte vermieden werden, dass diese zeitweise Ihre Solaranlage überschatten. Ungleiche Sonnenbestrahlung lässt die Anlage uneffektiv arbeiten. Wenn die Solarzellen nicht auf Verschattung vorbereitet sind, können sogar Schäden an den Modulen entstehen. Installieren Sie Ihre Anlage vorzugsweise dort, wohin den ganzen Tag über das Sonnenlicht fallen kann oder setzen Sie auf verschattungsresistente Solarmodule.
Auch Schnee und Schmutz werfen Schatten auf die Module der PV-Anlage – doch machen Sie sich deswegen keine Sorgen: Wenn die Photovoltaikanlage direkt auf den Dachziegeln aufliegt und das Dach selbst eine ausreichende Schräge besitzt – oder aber wenn die Module aufgeständert sind – dann können Sie beruhigt sein, weil Sie sich nicht um die Reinigung kümmern müssen. Ab einem Winkel von über 20° genügt die reinigende Wirkung der Niederschläge, um die Oberfläche der Module sauber zu halten.
Die optimale Ausrichtung der Solaranlage
Die Ausrichtung einer Photovoltaikanlage ist der Schlüssel zur maximalen Energieausbeute. Im Idealfall sind die Solarmodule von Photovoltaikanlagen nach Süden ausgerichtet. Dort ist die Sonneneinstrahlung am höchsten und eine PV-Anlage produziert dadurch den meisten Solarstrom. Der Azimutwinkel gibt an, wie groß die Abweichung von der optimalen Ausrichtung nach Süden (Azimutwinkel von 0 Grad) ist. Eine vollständige Ostausrichtung hat einen Azimutwinkel von 90°, eine Westausrichtung von -90°. Durch eine genaue Ausrichtung der Photovoltaikanlage können Sie sicher sein, dass die Anlage den größtmöglichen Ertrag an Solarstrom produziert.
Ein weiterer Faktor für den Ertrag von Photovoltaikanlagen: Der Neigungswinkel. Unter dem Neigungswinkel versteht man den Winkel, in dem die Solarmodule auf dem Dach installiert werden. Der optimale Winkel hängt jedoch vom Breitengrad des Installationsortes ab. Die optimale Neigung liegt je nach Breitengrad in der Regel zwischen 20 und 45 Grad. Tipp: Unsere Photovoltaik-Experten empfehlen Ihnen die Durchführung einer individuellen Analyse zur Ermittlung der optimalen Ausrichtung Ihrer Photovoltaikanlage.
Die Wahl der Solarmodule für Ihre Photovoltaikanlage
Monokristalline und polykristalline Zellen
Monokristalline Modelle erzielen einen höheren Wirkungsgrad
Nachteil: Höherer Anschaffungspreis von monokristalline Solarmodule
Bei der Solartechnologie sitzen Sie im Regiestuhl. Der Markt wird derzeit von zwei Sorten Solarmodulen beherrscht, die beide auf Basis von Siliziumkristallen hergestellt werden: monokristalline und polykristalline Zellen. Die tief dunkelblauen, meist schwarzen monokristallinen Modelle erzielen einen deutlich höheren Wirkungsgrad, als die helleren, blau schimmernden polykristallinen. Ihr Nachteil ist der höhere Anschaffungspreis. Die jährlichen Kosten für Wartung und Reparatur sind bei beiden etwa gleich.
Einige Neukunden entscheiden sich – meist auch aus Unsicherheit – zunächst für die günstigeren polykristallinen Zellen. Doch gerade dann, wenn der Platz nicht allzu üppig ist, sind die monokristallinen Module einfach besser. Weitere Informationen finden Sie in unserem Artikel über die verschiedenen Arten der Solarpanele und deren Kosten.
Der Eigenverbrauchsanteil mit einer PV-Anlage
Bei der Konzeption und Auslegung der PV-Anlage ist auch zu bedenken, ob ein hoher Eigenverbrauch an Elektrizität zu erwarten ist. Durch das EEG besteht zwar die Möglichkeit, per Photovoltaik produzierten Strom ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen und dafür eine Vergütung zu erhalten. Diese fällt jedoch deutlich geringer aus, als der Preis in Cent pro Kilowattstunde, der für den Bezug von Strom aus dem Netz zu bezahlen ist. Diese Vergütung ist also nur dann lohnenswert, wenn es Zeiten gibt, in denen die Photovoltaikanlage Strom erzeugt, der selbst gar nicht benötigt wird. Doch die Vergütung ist nicht die einzige Möglichkeit, auch in solchen Zeiten zu profitieren.
Bei großen Photovoltaikanlagen, die entweder deutlich mehr Strom erzeugen als verbraucht wird oder diesen zu einer unpassenden Tageszeit liefern, bietet Energieversum Lösungen, die die Effizienz und den Eigenverbrauch steigern. Es spielen also zwei Faktoren eine Rolle: wieviel Strom insgesamt benötigt wird und zu welchen Tageszeiten die Spitzenlasten entstehen. Für diese Fälle können Sie sich allerdings auch unabhängig machen. Lesen Sie weiter!
Ein Batteriespeicher als Puffer für Schwankungen bei der Produktion und beim Verbrauch
Moderne Akkus ermöglichen es, auf relativ kleinem Raum große Mengen an elektrischem Strom zu speichern. Damit können Lastspitzen abgefangen werden, die entstehen wenn der benötigte Strom über die installierte Leistung der PV-Anlage hinausgeht. In Zeiten, in denen die Sonne scheint und kein Verbraucher am Stromnetz hängt, speichern die Akkus eines Stromspeichers den Solarstrom, um ihn bei Bedarf liefern zu können – nämlich dann, wenn er gebraucht wird.
Die Verbindung Photovoltaikanlage, Stromspeicher und E-Mobil
Die beste Verwendung für eigens produzierten Strom der PV-Anlage, ist – wie eingangs erwähnt – ein Elektroauto. Der wesentliche Nachteil ist der, dass mit herkömmlichem Netzstrom, selbst wenn es 400 Volt Starkstrom ist, das Aufladen der Akkus sehr viel Zeit in Anspruch nimmt. Um ein E-Auto aufzuladen, braucht es in kürzester Zeit sehr viel Leistung. Dies erfordert sowohl eine hohe Spannung, als auch immense Kurzschlussströme. Vorhandene Installationen sind darauf nicht ausgelegt. Ein eigener Stromspeicher, in Verbindung mit einer Wallbox von Energieversum, löst dieses Problem für Sie. So können Sie sicher sein, dass Sie nicht frühmorgens in Ihr Fahrzeug steigen und den Akku halb leer vorfinden, weil die Zeit für eine volle Ladung zu kurz war.
Lohnt sich eine Photovoltaikanlage?
Die grundsätzliche Antwort lautet fast immer: Ja. Um genau zu erfahren, womit Sie optimalerweise planen sollten, um das beste Ergebnis zu erzielen, steht Ihnen unser Photovoltaik-Rechner zur Verfügung. Dieser Kalkulator fragt die relevanten Eckdaten ab und empfiehlt eine Konfiguration. Schnell ist ermittelt, welche Kosten für eine Photovoltaikanlage auf Sie zukommen und wann die Investition sich amortisiert. Wir weisen darauf hin, wenn die PV-Anlage eine Förderung erhält und wie das EEG am sinnvollsten einzusetzen ist.
Wie viel kWh Strom produzieren Photovoltaikanlagen durchschnittlich?
Pro Kilowatt Peak (kWp) installierter Leistung beträgt der durchschnittliche Jahresertrag von Photovoltaikanlagen 1.000 Kilowattstunden (kWh). Unter optimalen Bedingungen wird ein Ertrag von 1.200 bis 1.300 kWh pro kWp erreicht.
Der tatsächliche Ertrag von Photovoltaikanlagen hängt stark von verschiedenen Faktoren ab, darunter Sonneneinstrahlung, Ausrichtung und Neigung der Module, Verschattung, Qualität und dem Wirkungsgrad der Solarzellen. Weitere Informationen zu diesen und anderen Faktoren, die den Ertrag einer Photovoltaikanlage beeinflussen können, finden Sie auf unserer Seite zum Thema Photovoltaik-Ertrag.
Was hat sich bei der Umsatzsteuer für Photovoltaikanlagen geändert?
Seit dem 1. Januar 2023 entfällt in Deutschland die Umsatzsteuer auf die Lieferung und Installation neuer Photovoltaikanlagen. Dies gilt unabhängig von der Anlagengröße und umfasst alle Komponenten, also auch PV-Module, Wechselrichter und Stromspeicher. Auch der Austausch und Einbau defekter Komponenten einer bestehenden PV-Anlage ist steuerfrei, während reine Reparaturen sowie Garantie- und Wartungsverträge weiterhin umsatzsteuerpflichtig bleiben. Ziel der Abschaffung der Umsatzsteuer auf Photovoltaikanlagen ist es, den Ausbau der Photovoltaik in Deutschland zu fördern und die steuerlichen und bürokratischen Hürden für die Verbraucher zu minimieren.
Entfällt die Umsatzsteuer auf den Eigenverbrauch der PV-Anlagen?
Ja, wenn Sie Ihre PV-Anlage zum Nullsteuersatz gekauft haben und somit keine Vorsteuer abzugsfähig war, müssen Sie den Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage nicht versteuern. Dies gilt auch für Unternehmer, die nicht als Kleinunternehmer anzusehen sind. Das Bundesfinanzministerium hat klargestellt, dass in diesem Fall keine Umsatzsteuer auf den Eigenverbrauch von Photovoltaikanlagen anfallen darf.
Welche Folgen hat das EEG?
Dank des EEG kann elektrischer Strom gegen Vergütung ins Stromnetz eingespeist werden. So bleibt überschüssige Energie nicht ungenutzt. Doch es gibt noch weitere Vorteile. Das EEG wird durch eine Umlage finanziert, die jedem Stromnutzer auf die Rechnung aufgeschlagen wird. Je nach Größe der Photovoltaikanlage besteht eine vollständige oder teilweise Befreiung von dieser Umlage. Die Vorteile der EEG können über die Dauer von zehn Jahren genutzt werden, womit die Nutzungsdauer ab der Installation der Anlage gemeint ist.
Zudem ist die Möglichkeit gegeben, nicht nur Kauf und Installation, sondern zusätzlich Betrieb und Wartung der Photovoltaikanlage von der Steuer abzusetzen. Schließlich sind auch die Möglichkeiten der Förderung nicht zu unterschätzen. Von zinsvergünstigten Darlehen bis zu reichlichen Zuschüssen steht ein breites Sortiment an Förderungen für Photovoltaikanlagen zur Verfügung.
Muss man eine Photovoltaikanlage regelmäßig reinigen?
Ja, eine Photovoltaikanlage muss regelmäßig gereinigt und gewartet werden. Mindestens einmal im Jahr sollte eine Überprüfung der PV-Anlage auf Verschmutzung durchgeführt werden. In Wohngebieten ist es in der Regel ausreichend, die Anlage alle 5 Jahre zu reinigen. Eine regelmäßige Reinigung beugt Ertragseinbußen vor, indem sie sicherstellt, dass alle Solarmodule das Sonnenlicht optimal aufnehmen können. Hartnäckige Verschmutzungen führen zu einer Reduzierung des Ertrags von bis zu 20 Prozent. Eine regelmäßige Reinigung sichert somit die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage.
Sollte ich meine PV-Anlage selbst reinigen?
Nein, es ist nicht empfehlenswert, eine Photovoltaikanlage selbst zu reinigen. Die Reinigung sollte einem Fachmann überlassen werden, da einige wichtige Aspekte zu beachten sind, wie z.B. die notwendigen Sicherungsmaßnahmen, das Abschalten der Komponenten vor der Reinigung, die Auswahl der geeigneten Reinigungsmittel und -geräte sowie der richtige Zeitpunkt der Reinigung zur Vermeidung von Schäden. Die Gefahren und Risiken, die durch eine unsachgemäße Reinigung der Solarmodule entstehen können, dürfen nicht unterschätzt werden.
Abschließende Worte zum Thema Photovoltaikanlagen
Obwohl sich manches einfach und überschaubar anhört, ist die Thematik als ganze doch sehr komplex. Energieversum bietet Ihnen ein kostenloses Beratungsgespräch an. Wir erklären Ihnen gerne die verschiedenen Ausführungen – und gehen noch einen Schritt weiter. Wir erstellen eine Wirtschaftlichkeitsanalyse und versichern Ihnen, dass wir nur eine Photovoltaikanlage installieren, wenn absehbar ist, dass Sie als Nutzer auch wirtschaftlich davon profitieren. Zudem bietet Energieversum auf Wunsch einen Investitionsschutz und so bis zu 20 Jahre keine Folgekosten. Vereinbaren Sie Ihren unverbindlichen Termin.
