Definition von Solarplatten
Gängigere Bezeichnungen: „Solarmodule“ oder „Solarpanels„.
Hybride Solarplatten: Erzeugen sowohl Strom als auch Wärme.
„Solarplatten“ bezieht sich meist auf Photovoltaikmodule.
Solarplatten sind rechteckige Platten, die Sonnenenergie in Wärme oder Strom umwandeln. Obwohl der Begriff „Solarplatte“ gelegentlich verwendet wird, sind „Solarmodule“ oder „Solarpanels“ die gängigeren Bezeichnungen. Es gibt zwei Haupttypen von Solarmodulen: Photovoltaikmodule, die Sonnenenergie in Strom umwandeln, und Solarkollektoren, die für die Solarthermie verwendet werden und Sonnenenergie in Wärme umwandeln.
Zusätzlich gibt auch hybride Solarmodule, die sowohl Strom als auch Wärme erzeugen können, obwohl diese seltener verwendet werden. In den meisten Zusammenhängen bezieht sich der Begriff „Solarplatten“ auf Photovoltaikmodule. Obwohl sich dieser Artikel auf die Photovoltaik konzentriert, ist es wichtig zu verstehen, dass die Solarthermie eine weitere effektive Möglichkeit ist, die Energie der Sonne zu nutzen.
Unterschiedliche Arten von Solarplatten
Solarplatten lassen sich in zwei Hauptkategorien unterteilen: Solarmodule für Photovoltaikanlagen und thermische Kollektoren für solarthermische Anlagen. Obwohl beide auf Dächern installiert werden und ähnlich aussehen, haben sie unterschiedliche Funktionen. Solarmodule für Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Thermische Kollektoren von solarthermischen Anlagen hingegen nutzen die Sonnenenergie, um Wärme zu erzeugen, die zum Beispiel für die Warmwasserbereitung genutzt werden kann.
Solarplatten zur Stromerzeugung in der Photovoltaik
Solarplatten von Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom um. Diese Umwandlung erfolgt durch Solarzellen, die hauptsächlich aus Siliziumkristallen bestehen. Es gibt zwei Haupttypen von Solarmodulen: monokristalline und polykristalline. Ältere Solarplatten sind oft blau, neuere meist schwarz.
Eine Sonderform der Solarplatten sind Halbzellenmodule, die aus 120 Zellen zusammengesetzt sind, obwohl sie im Wesentlichen aus herkömmlichen Solarzellen bestehen, die in der Mitte durchgeschnitten wurden. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, werden Elektronen durch eine chemische Reaktion in der Zelle aktiviert und erzeugen Strom. Dieser von den Solarmodulen erzeugte Strom ist Gleichstrom und muss von einem Wechselrichter in für Haushaltsgeräte nutzbaren Wechselstrom umgewandelt werden.
Zur Installation werden die Paneele mit speziellen Montagesystemen auf Dächern befestigt. Ein zusätzlicher Stromspeicher kann integriert werden, damit der Solarstrom auch dann zur Verfügung steht, wenn kein Sonnenlicht vorhanden ist.
Monokristalline Solarplatten
Monokristalline Solarplatten sind für ihren hohen Wirkungsgrad und ihre schwarze Farbe bekannt. Sie bestehen aus monokristallinem Silizium, das in einem speziellen Verfahren aus einem einzigen reinen Kristall gefertigt wird. Dieser aufwendige Herstellungsprozess führt zu einem höheren Preis im Vergleich zu polykristallinen Modulen, die aus mehreren Kristallen bestehen und blau gefärbt sind.
Der Vorteil der monokristallinen Solarplatten liegt in ihrem höheren Wirkungsgrad von bis zu 24%, d.h. sie können mehr Solarstrom erzeugen. Trotz der höheren Anschaffungskosten amortisieren sich diese Solarplatten aufgrund ihrer hohen Leistungsfähigkeit in kurzer Zeit. Optisch ist diese Art der Solarplatte an ihrer durchgehend schwarzen Farbe und dem Gittermuster der Solarzellen zu erkennen. Wer in eine leistungsstarke und effiziente Photovoltaikanlage investieren möchte, sollte monokristalline Solarmodule auf jeden Fall in Betracht ziehen.
Polykristalline Solarplatten
Polykristalline Solarplatten erkennt man an ihrer auffallend blauen Farbe und den Solarzellen, die aus mehreren Siliziumkristallen bestehen. Diese polykristalline Struktur macht sie in der Herstellung günstiger, führt aber aufgrund der unebenen Oberfläche zu einem geringeren Wirkungsgrad in der Photovoltaik. Mit einem Wirkungsgrad von 14 bis 20 % liegen sie im Mittelfeld der verfügbaren Solarplatten.
Dünnschicht-Solarplatten
Dünnschicht-Solarplatten sind extrem dünn und flexibel, da sie aus amorphem Silizium bestehen, das direkt auf Materialien wie Kunststoff oder Glas aufgedampft wird. Obwohl die Herstellung dieser Solarplatten einfacher und oft kostengünstiger ist als die von kristallinen Modulen, ist ihr Wirkungsgrad um 10 bis 15 % geringer. Dieser Fakt macht die Dünnschicht-Solarplatten ideal für Anwendungen, bei denen Flexibilität und Anpassungsfähigkeit wichtiger sind als maximale Energieeffizienz.
Wie funktioniert die Produktion von Strom durch Solarplatten in der Photovoltaik?
Bei der Photovoltaik erzeugen Solarzellen in Solarmodulen Strom, sobald sie von Sonnenstrahlen getroffen werden. Die Photonen des Sonnenlichts setzen Elektronen in den Zellen in Bewegung, wodurch Gleichstrom entsteht. Dieser Gleichstrom fließt über Kabel zu einem Wechselrichter, der ihn in haushaltsüblichen Wechselstrom umwandelt. Der Strom wird dann entweder direkt im Haus verbraucht oder ins öffentliche Netz eingespeist. So wird aus Sonnenlicht sauberer und nutzbarer Strom für den Alltag.
Solarplatten zur Wärmegewinnung (Solarthermie)
Solarplatten zur Wärmegewinnung, auch als Solarkollektoren bekannt, nutzen die Energie der Sonne, um Wärme zu erzeugen. Im Gegensatz zu den für die Stromerzeugung genutzten Solarplatten erkennen wir Solarkollektoren an ihren charakteristischen parallel verlaufenden Röhren. Diese Röhren sind mit einer speziellen Flüssigkeit gefüllt, die sich bei Sonneneinstrahlung erwärmt.
Dank der hohen Wärmeleitfähigkeit dieser Flüssigkeit wird die erzeugte Wärme effizient ins Haus geleitet, wo sie zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung dient. Um die gewonnene Wärme auch zu einem späteren Zeitpunkt nutzen zu können, verfügen viele Solarthermieanlagen über einen Wärmespeicher, der die Sonnenenergie speichert und bei Bedarf freigibt.
Flachkollektoren
Flachkollektoren sind eine gängige Option für Solarthermieanlagen und zeichnen sich durch ihre flache, kastenförmige Bauweise aus. Im Inneren dieses Kastens befindet sich ein Absorber, meist aus Kupfer oder Aluminium, der mit einer speziellen Beschichtung überzogen ist. Diese Beschichtung fängt die Sonnenwärme ein und gibt sie an die Flüssigkeit im Flachkollektor weiter.
Diese erwärmte Flüssigkeit wird dann genutzt, um über einen Wärmetauscher Brauchwasser zu erhitzen. Obwohl Flachkollektoren einen etwas geringeren Wirkungsgrad als Röhrenkollektoren aufweisen, punkten sie durch ihre einfache Montage, Wartungsfreundlichkeit und einen günstigeren Anschaffungspreis.
Röhrenkollektoren
Röhrenkollektoren sind eine fortschrittliche Variante in der Solarthermie und setzen sich aus mehreren Vakuumröhren zusammen, die ineinander verschachtelt sind. Diese Röhren sind mit einer speziellen Absorberbeschichtung ausgestattet, die effizient die Sonnenwärme einfängt und an die Flüssigkeit im Inneren weiterleitet.
Im Vergleich zu Flachkollektoren haben Röhrenkollektoren einen höheren Wirkungsgrad, wodurch sie selbst bei weniger optimalen Lichtverhältnissen mehr Wärme erzeugen können. Ein weiterer Vorteil dieser Kollektoren ist ihre Frostbeständigkeit, weshalb sie auch in kälteren Regionen zuverlässig funktionieren und eine effiziente Wärmeerzeugung gewährleisten.
Der Aufbau eines Solarkollektors
Ein Solarkollektor ist das Herzstück einer Solarthermieanlage und dient dazu, Sonnenlicht in Wärme umzuwandeln. Sein zentraler Bestandteil ist der Absorber, meist eine Metallplatte, die speziell dafür entwickelt wurde, das Sonnenlicht effektiv einzufangen. In diesem Absorber sind Röhren oder Kanäle integriert, durch die ein Wärmeträgermedium, oft Wasser, fließt.
Wenn das Sonnenlicht auf den Absorber trifft, wird es absorbiert und in Wärme umgewandelt. Dank der speziellen Beschaffenheit des Absorbers wird dabei möglichst wenig Licht reflektiert, um eine hohe Energieausbeute zu gewährleisten. Die so gewonnene Wärme wird anschließend durch das Wärmeträgermedium zu einem Wärmetauscher oder einem Warmwasserspeicher transportiert, wo sie für Heizzwecke oder zur Warmwassererzeugung genutzt wird.
Wie leistungsfähig sind Solarplatten?
Die Leistungsfähigkeit von Solarplatten variiert je nach Typ und Technologie. Monokristalline Solarmodule können pro Quadratmeter einen solaren Ertrag von 150 kWh bis 230 kWh jährlich erzielen, was einer durchschnittlichen Leistung von 0,2 kWp pro m² entspricht. Polykristalline Module liegen im Durchschnitt bei 0,12 kWp pro m², während Dünnschichtzellen etwa 0,08 kWp erreichen. Es ist bemerkenswert, dass Solarmodule im Laufe der Zeit immer leistungsfähiger werden. Dank kontinuierlicher Forschung und technologischer Fortschritte in der Produktion steigt der Wirkungsgrad einer Solarplatte stetig. Allerdings wird es zunehmend herausfordernd, den Wirkungsgrad der Solarzellen selbst weiter signifikant zu steigern, da dies immer komplexere und aufwändigere Verfahren erfordert.
Wirkungsgrad und Modulleistung
Der Wirkungsgrad und die Modulleistung sind zentrale Faktoren, um die Effizienz von Solarplatten zur Stromerzeugung zu bewerten. In den letzten Jahren haben technologische Fortschritte dazu geführt, dass Solarplatten Wirkungsgrade zwischen 15 und 22% erzielen können, wobei besonders hochwertige Modelle oft über 20% liegen. Doch der Wirkungsgrad allein bestimmt nicht den Ertrag einer Solarplatte. Die Modulleistung spielt eine ebenso entscheidende Rolle. Sie zeigt, wie viel elektrische Leistung eine Solarplatte unter optimalen Bedingungen generieren kann. Aktuelle Solarmodule können hier Werte von etwa 350 bis 450 Watt pro Modul erreichen.
Wie beeinflussen örtliche Gegebenheiten die Leistung?
Örtliche Gegebenheiten spielen eine entscheidende Rolle für die Leistung von Solarplatten. Während technische Aspekte der Solarplatte wichtig sind, beeinflussen auch Standortfaktoren oder die Verschattung den tatsächlichen Ertrag. Die Ausrichtung der Solarplatten auf dem Dach ist dabei von zentraler Bedeutung: Eine Nordausrichtung sollte vermieden werden, während eine Südausrichtung oder eine Ost-West-Orientierung optimal ist.
Hierbei kann insbesondere in den Morgen- und Abendstunden ein hoher Ertrag von den Solarplatten erzielt werden. Die Neigung der Module ist ebenfalls relevant, wobei eine Neigung von etwa 30 Grad ideal ist. Bei flachen Dächern können spezielle Montagesysteme, auch Aufständerung genannt, helfen, die Platten optimal auszurichten. Auch die geografische Lage beeinflusst die Sonneneinstrahlung. Im Süden ist die Einstrahlung in der Regel intensiver als im Norden. Jahres- und Tageszeiten sind ebenfalls entscheidend. So sind im Winter sowohl die Sonnenstunden als auch die Intensität geringer als im Sommer, und auch im Tagesverlauf variiert die Sonnenintensität.
Wo werden Solarplatten meistens verwendet?
Solarplatten werden hauptsächlich auf Hausdächern installiert. Diese Position bietet den Vorteil, dass sie keinen zusätzlichen Platz beanspruchen und weniger anfällig für Verschattungen sind als bodennahe Installationen. Doch nicht nur Dächer eignen sich für die Installation von Modulen. Solarplatten können auch auf Freiflächen, an Gebäudefassaden oder sogar auf Balkonen und in Gärten für kleinere Anwendungen montiert werden. Darüber hinaus haben sie ihren Weg in den mobilen Einsatz gefunden, beispielsweise beim Camping, um das Handy oder das Tablet zu laden. Auch in verschiedenen Elektrogeräten, wie Taschenrechnern, Uhren, Kochern oder Taschenlampen, werden Solarplatten zur Energiegewinnung genutzt.
Anwendungsbereiche von Solarplatten in der Übersicht
Solarplatten sind vielseitig einsetzbar und haben sich in verschiedenen Anwendungsbereichen bewährt. Nachfolgen finden Sie eine Übersicht über die gängigsten Einsatzgebiete.
- Stromerzeugung im Einfamilienhaus: Ob auf dem Dach oder im Garten, Solarplatten versorgen Eigenheime effizient mit Energie.
- Mietwohnungen: Balkonanlagen ermöglichen es Mietern, ihren eigenen Strom zu produzieren und so Energiekosten zu sparen.
- Camping & Outdoor: Mobile Solarplatten sind ideal für Abenteurer und Naturfreunde, die auch unterwegs nicht auf Strom verzichten wollen.
- Elektrogeräte: Von Kochern über Uhren bis hin zu Taschenlampen – viele Geräte nutzen heute Solarplatten zur Energiegewinnung.
- Gewerbliche Nutzung: Unternehmen setzen auf Solarplatten, um ihre Dächer oder Freiflächen in Energiequellen zu verwandeln und so nachhaltig zu wirtschaften.
- Raumfahrt: Raumsonden und Satelliten verlassen sich in den Weiten des Alls auf Solarplatten, um ihre Missionen erfolgreich durchzuführen.
Was kostet eine Solarplatte?
Die Kosten für eine Solarplatte hängen stark von ihrer Leistung und Art ab. Eine einzelne Solarplatte kann zwischen 120 € und 300 € kosten. Wer überlegt, sein Haus mit einer kompletten Photovoltaikanlage auszustatten, sollte für eine PV-Anlage mit einer Leistung von 8 kWp rund 20.000 € einplanen. Wenn Sie den erzeugten Solarstrom optimal nutzen und auch speichern möchten, sollten Sie einen zusätzlichen Stromspeicher in Betracht ziehen. In diesem Fall liegen die Gesamtkosten für eine 8 kWp-Photovoltaikanlage inklusive Batteriespeicher zwischen 23.000 € und 25.000 €.
Förderung und Finanzierung
Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage ist zwar eine Investition in die Zukunft, geht jedoch mit erheblichen Kosten einher. Um Hausbesitzern den Umstieg auf erneuerbare Energien zu erleichtern, stellt der Staat mit dem KfW-Kredit 270 eine zinsgünstige Finanzierungsmöglichkeit bereit. Wer zusätzlich in einen Stromspeicher investiert, kann oft von direkten Investitionszuschüssen profitieren. Es ist wichtig, sich vor dem Kauf über alle Fördermöglichkeiten zu informieren, da diese in der Regel vorab beantragt werden müssen. Neben staatlichen Förderungen gibt es auch private Banken, die spezielle Solarkredite anbieten. Ein Beispiel ist die SGK Bank, die Kredite für Solaranlagen bereits ab einem Zinssatz von 6,39 % vergibt und dabei bis zu 100 % der Anschaffungskosten finanziert.
Die Miete von Solarplatten
Die Miete von Solarplatten oder einer Photovoltaik-Komplettanlage mag auf den ersten Blick als eine bequeme Lösung erscheinen, insbesondere für diejenigen, die eine hohe Anfangsinvestition vermeiden möchten. Bei einem Mietvertrag über 20 Jahre zahlen Sie eine monatliche Gebühr, um Solarstrom direkt von Ihrem eigenen Dach zu beziehen. Während der Anbieter in der Regel die Installation, Wartung und Instandhaltung der Solaranlage übernimmt, sind die langfristigen finanziellen Verpflichtungen und die Gesamtkosten oft höher als bei einem direkten Kauf. Zudem binden Sie sich mit einem Mietvertrag über viele Jahre an einen Anbieter, was Ihre Flexibilität einschränken kann.
Lohnt sich die Anschaffung von Solarplatten aus finanzieller Sicht?
Solarzellen sind heute effizienter und kostengünstiger.
Mit Solarspeicher: Stromkostenreduktion um bis zu 90%.
Lebensdauer von Solaranlagen: über 20 Jahre
Mögliche Kapitalrendite: 5 bis 8 % in den ersten 20 Jahren.
Die Anschaffung von Solarplatten lohnt sich aus finanzieller Sicht definitiv. Dank technologischer Fortschritte sind Solarzellen heute effizienter und kostengünstiger als in der Vergangenheit. Aktuell können Sie Solarstrom für lediglich 10 Cent pro Kilowattstunde produzieren, während der Preis für Strom aus dem öffentlichen Netz bei 42 Cent liegt.
Das bedeutet, dass Sie mit jeder produzierten Kilowattstunde Solarstrom über 30 Cent einsparen. Wenn Sie zusätzlich einen Solarspeicher einsetzen, können Sie Ihre Stromkosten sogar um bis zu 90 % senken und profitieren gleichzeitig von einer höheren Autarkie. Die anfänglichen Investitionskosten für die Solaranlage amortisieren sich dadurch in der Regel nach 10 bis 12 Jahren.
Da Solaranlagen eine Lebensdauer von weit über 20 Jahren haben, ergeben sich im Laufe der Zeit erhebliche finanzielle Vorteile. Es sind Kapitalrenditen von 5 bis 8 % innerhalb der ersten 20 Jahre realisierbar.
Wie groß ist eine Solarplatte?
Eine durchschnittliche Solarplatte misst zwischen 1,6 und 2 Quadratmetern, wenn sie für eine Photovoltaikanlage verwendet wird. Diese Größe der Solarplatten ergibt sich aus der Anordnung von rund 60 einzelnen Solarzellen, wobei jede Zelle eine Dimension von 156 mm × 156 mm aufweist.
Bei Solarplatten, die für Solarthermie, also zur Wärmegewinnung, eingesetzt werden, variieren die Maße der Platte je nach Leistung und Hersteller. Solarkollektoren für Solarthermie, die auf privaten Dächern montiert werden, haben durchschnittlich eine Größe von 2 bis 2,6 Quadratmetern.
Wie viele Module brauche ich für ein Einfamilienhaus?
Für ein Einfamilienhaus mit einem durchschnittlichen 4-Personen-Haushalt, der jährlich rund 4.500 kWh Strom verbraucht, wird eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 5 kWp empfohlen. In Deutschland generiert eine Photovoltaikanlage etwa 1.000 kWh Strom pro kWp. Um diese Leistung zu erreichen, benötigen Sie je nach Modul zwischen 16 und 20 Solarplatten, da herkömmliche Module eine Leistung von 260 bis 340 Wp aufweisen. Um auch an Tagen mit weniger Sonneneinstrahlung, wie im Winter oder bei bewölktem Himmel, den Eigenbedarf an Strom zu decken, kann zusätzlich ein Stromspeicher sinnvoll sein. Dieser speichert überschüssigen Solarstrom und gibt ihn bei Bedarf wieder ab, wodurch eine kontinuierliche Stromversorgung gewährleistet wird.
Welche Lebensdauer haben Solarplatten?
Solarplatten weisen eine beeindruckende Lebensdauer auf. Während die meisten Hersteller eine Garantie von 20 bis 25 Jahren auf ihre Solaranlagen geben, liegt die tatsächliche Lebensdauer der Module oft zwischen 30 und 40 Jahren. In einigen Fällen können sie sogar noch länger halten. Dies macht sie zu einer langfristig rentablen Investition. Was die Belastbarkeit betrifft, so sind gängige Solarmodule sehr robust. Moderne Solarplatten können einem Druck von mindestens 3.600 Pascal standhalten. Das bedeutet, sie können Schneemassen von bis zu 360 Kilogramm pro Quadratmeter tragen, ohne Schaden zu nehmen.
Erzeugen Solarplatten auch bei bewölktem Wetter oder im Winter Solarenergie?
Auch bei bewölktem Wetter oder im Winter erzeugen Solarplatten Strom. Es ist ein weit verbreiteter Irrglaube, dass nur direkte Sonneneinstrahlung für die Stromproduktion nötig ist. Tatsächlich hängt die Stromerzeugung von der Lichtintensität ab, nicht unbedingt von strahlendem Sonnenschein. Während die Tage im Winter kürzer und die Sonneneinstrahlung geringer ist, können die Solarplatten dennoch das vorhandene Licht nutzen und Strom für die Photovoltaikanlage produzieren. Überraschenderweise können winterlichere Temperaturen sogar vorteilhaft sein, da Solarzellen bei niedrigeren Temperaturen effizienter arbeiten. Zudem kann eine Schneelandschaft das Licht reflektieren und so die Einstrahlung auf die Solarzellen erhöhen. Allerdings sollte beachtet werden, dass eine dicke Schneedecke auf den Solarplatten die Stromerzeugung behindern kann.
Was kostet eine Photovoltaikanlage?
Die Anschaffung einer kompletten Photovoltaikanlage beginnt bei Preisen von rund 20.600 € vor Berücksichtigung von Fördermitteln. Für Haushalte mit einem jährlichen Stromverbrauch von über 2.500 kWh kann sich diese Investition besonders auszahlen. Während ein zusätzlicher Solarstromspeicher die Anfangskosten erhöht, ermöglicht er die durchgängige Nutzung des selbst produzierten Stroms und führt langfristig zu Einsparungen. Bei der Kalkulation der Gesamtkosten sollte man nicht nur den Anschaffungspreis, sondern auch die Kosten für Installation und Wartung der Solaranlage einplanen. Obwohl Leasing-Optionen existieren, kann der direkte Kauf der PV-Anlage in vielen Fällen finanziell sinnvoller sein.
Warmes Wasser durch Solarplatten – mit erneuerbaren Energien
In der Regel können Solarkollektoren den Warmwasserbedarf in Haushalten zu einem erheblichen Anteil decken. Damit auch die Heizung oder eine Wärmepumpe über die Anlage laufen kann, ist meist eine größere Solarthermieanlage erforderlich. Ob sich die Kosten für die Anlage dann noch mit den Aufwendungen für alternative Energien decken, muss von Fall zu Fall ermittelt und berechnet werden. Auf jeden Fall sind Solarkollektoren zur Wärmegewinnung eine umweltfreundliche Option, um die erneuerbare Sonnenenergie zu nutzen und den Bedarf an fossilen Brennstoffen zu reduzieren.
