Photovoltaik

Der erste Schritt besteht darin, die Struktur und Belastbarkeit des Daches unter die Lupe zu nehmen. Nicht jedes Dach ist gleichermaßen geeignet, die Photovoltaikmodule zu tragen und zugleich auch eine für eine sinnvolle Anlagengröße ausreichende Sonneneinstrahlung zu gewährleisten. Die Tragfähigkeit bestimmt ein Statiker oder ein spezialisierter Dachdecker/Solarteur. Die generelle Sonneneinstrahlung kann man über kostenlose Tools wie PVGIS und die möglichen Erträge bei bestimmter Dachausrichtung über viele verschiedene Online-Tools errechnen. Wenn es Schattenquellen gibt, wie Dachaufbauten (Kamine, Erker, Gauben etc.) oder Bäume und Häuser in der Nachbarschaft, dann ist man auch hier gut beraten, eine Fachkraft mit der Berechnung der sinnvollen Anlagengröße und -Platzierung zu beauftragen.

Der zweite Schritt ist die Auswahl der richtigen Montagesysteme. Hier wird nach Dachformen unterschieden.

Anders als beim Ziegeldach ist bei Blech- und Bitumendächern keine Möglichkeit gegeben, die obere Dachschicht ohne Durchbohrungen zu erhalten. Daher wird hier mit nachträglichen Abdichtungen, etwa mit selbstdichtenden Schrauben, Flicken/Bänder, Flüssigbitumen oder Flüssigkunststoff gearbeitet. Zur Gewährleistung der Unterlüftung kommen hier oft Stockschrauben zum Einsatz, auf denen dann wiederum Aluprofile montiert werden. Bei Falz- und manchen Trapezblechen kann auch an den lotrechten Teilen montiert werden. Führende Anbieter von Montagesystemen haben hier bereits Lösungen entwickelt. Auch für Tonnendächer sind entsprechende Systeme verfügbar.

In den meisten Fällen der Dachmontage ist am Ende so oder so eine Dachdurchdringung notwendig, denn meist müssen ja die Kabel für den Anschluss an die Hauselektrik durch das Dach geführt werden. Auch diese Durchführungen müssen fachgerecht abgedichtet werden, um Leckagen und Wasserschäden zu vermeiden. Spezielle Durchführungselemente, die sich je nach Dachart unterscheiden, sorgen für eine wasserdichte Verbindung.

Der Balkon bzw. die Fassade ist meist der augenfälligste Ort, Solarmodul zur Erzeugung eigener Energie anzubringen. Hier ist durch die meist lotrechte Montage insgesamt etwas weniger Ertrag zu erwarten als auf dem Dach, aber auch solche Anlagen können sich finanziell nach wenigen Jahren bezahlt machen. Das hängt auch damit zusammen, dass sie im Winter dafür etwas mehr Ertrag liefern, als Dachanlagen, da dann die Sonne niedriger steht und so einen besseren Einfallswinkel auf lotrechte Module aufweist. Mitunter sind auch Systeme mit Aufständerungswinkel verfügbar, hier sollte aber aufgrund der möglichen stärkeren Windbelastung genau auf die Angaben zu Windzone, Anbringungshöhe und Geländekategorie geachtet bzw. diese erfragt werden.

Für die Fassadenmontage werden meist Systeme mit Aluschienen verwendet, welche mit der Fassade verschraubt werden und auf denen die Module dann mit Modulklemmen oder linearen Systemen fixiert werden. Wenn ein Gebäude bereits beim Bau mit Solarelementen geplant wird, spricht man von „BIPV“ (Building integrated PV). In diesem Fall sind besondere baurechtliche Anforderungen an die Solarmodule zu beachten.

Bei der Montage am Balkon gibt es eine Reihe verschiedener Systeme, auf die man zurückgreifen kann, von Bügel, die den Handlauf umschließen, bis zu Montageschienen, welche geklemmt oder geschraubt werden können. Bei Neubau oder einer notwendigen Sanierung von Balkonen, kann auch mit Brüstungselementen gearbeitet werden, welche bereits integrierte Solarmodule aufweisen. Diese sind meist in halbtransparenter, rahmenloser Glas-Glas Variante ausgeführt und besonders ästhetisch ansprechend.

Hinweis für Mieter/Wohnungseigentümer:
Eine Anbringung an Balkon oder Fassade beeinträchtigt das Fassadenbild. Zudem sind zur Anbringung von Solarmodulen oft bauliche Veränderungen wie Bohrungen an der Brüstung/Gebäudehülle o.ä. erforderlich. In dem Fall ist nach aktueller Rechtslage vorab das Einverständnis des Vermieters bzw. der Eigentümergemeinschaft einzuholen. Das gilt jedoch z.B. nicht für ein auf Balkonflächen oder nicht einsehbaren Dachterrassen stehendes Solarmodul.
Zudem ändert sich hier gerade die Rechtslage. Zeitnah ist mit einer „Privilegierung“ von bestimmten Formen der Photovoltaik in Miet- und Wohneigentumsrecht zu rechnen, welche eine grundsätzliche Genehmigung solcher Projekte beinhaltet. Dennoch können Vermieter oder Eigentümergemeinschaften weiterhin Vorgaben machen, wie das Projekt umzusetzen ist. Wie weit diese Vorgaben gehen können, ist noch unklar.

Eine neuere Entwicklung sind Solarzäune, welche entweder als Komplettsystem oder als Nachrüstsatz für bestehende Zäune zur Verfügung stehen. Hier kann sich, insbesondere bei einem Zaun, der von Nor(west/ost)den nach Süd(west/ost)en verläuft, der Einsatz von bifazialen Modulen lohnen. Diese erzeugen auch auf der Rückseite Energie, was für die Morgen-/Abendstunden genutzt werden kann.

Kauft man eine PV-Anlage selbst, dann ist diese aktuell schon für deutlich unter 1.000,00 € pro kWp erhältlich. Die Preise für Speicher fallen kontinuierlich und liegen häufig ebenfalls bereits deutlich unter 1.000,00 € pro kWh. Daher sind es vor allem die Kosten für die Arbeitsleistung und Arbeitsmittel wie Hebebühnen, welche den Gesamtpreis nach oben treiben. Hier lohnt sich die Eigenleistung also ebenso wie das Einholen von Vergleichsangeboten.

Moderne LiFePo4-Speicher haben eine Lebensdauer von rund 15-20 Jahren. Müssen diese ersetzt werden, reduziert das die Rendite ggf. erheblich. Allerdings ist noch unklar, wie sich die Speicherkosten im Laufe der nächsten Jahrzehnte verändern. Eine weitere drastische Vergünstigung ist zwar sehr wahrscheinlich aber natürlich nie sicher.

Eine reine Südausrichtung bringt mehr Ertrag, aber eine Ost-West Ausrichtung kann den Eigenverbrauchsanteil erhöhen, da dabei keine Mittagsspitze entsteht, sondern die Erzeugung gleichmäßiger über den Tag verteilt wird.

Die optimale Aufständerung bei Südausrichtung liegt zwischen 20° und 40°, je nach Breitengrad (im Norden steiler, im Süden flacher). Aufständerungssysteme sind oft eher auf 20°, da so auch die Windangriffsfläche klein und damit die notwendige Ballastierung niedriger gehalten wird.

Der Eigenverbrauch von Solarstrom steigert die Rendite, da eine Kilowattstunde Solarstrom für knapp über 10 Cent erzeugt werden kann, während der Strom beim Versorger durchschnittlich etwa 32 Cent pro Kilowattstunde kostet. Daher lohnt es sich, den eigenen Verbrauch und die Erzeugung
Ein Stromspeicher kann die Eigenverbrauchsquote drastisch erhöhen, indem er Tagesüberschüsse in der Zeit nach Sonnenuntergang nutzbar macht. Er sollte hierzu allerdings zum eigenen Verbrauchsverhalten und zur Anlagengröße passen. Die Faustformel lautet: 1 kWh Kapazität pro kWp Modulleistung der Anlage. Genaue Berechnungen sind mit mehreren kostenlosen Online-Tools möglich. Wir empfehlen den Unabhängigkeitsrechner der HTW Berlin.

Batteriespeicher werden mit Gleichstrom ge- und entladen. Um ihre Energie also im Haushalt nutzbar zu machen, der mit Wechselstrom betrieben wird, benötigen sie, ebenso wie die PV-Anlage selbst, einen Wechselrichter. Es gibt bei den Speichersystemen solche, die direkt aus der PV-Anlage mit Gleichstrom geladen werden (DC-Kopplung) und solche, welche unabhängig von der PV-Anlage am Hausnetz hängen (AC-Kopplung). Bei letzteren muss der Netzstrom zum Laden des Akkus wieder in Gleichstrom umgewandelt werden, was zusätzliche Verluste bedeutet. Dafür kann ein AC-gekoppelter Speicher auch dann mit Netzstrom geladen werden, wenn die Sonne nicht scheint. Das kann von Vorteil sein, wenn man z.B. flexible Stromtarife nutzt. Günstiger Strom kann dann für Zeiten hoher Strompreise gespeichert werden. Auch in Hinblick auf zukünftige Wirschaftlichkeitsmodelle wie Flexibilitätshandel oder P2P-Handel kann ein AC-gekoppelter Speicher nützlich sein. DC-gekoppelte Systeme hingegen funktionieren auch dann, wenn kein Netz mehr vorhanden ist, also bei Stromausfall. Sie können dann über einen Insel- oder Hybridwechselrichter zur autarken Stromversorgung genutzt werden. Dies läuft dann aber über einen separaten Anschluss und nicht über den gewohnten Haushaltsstrom.
Wenn man den Haushalt insgesamt notstromfähig machen möchte, benötigt man größere Speicher und eine fachgerecht durchgeführte elektrische Installation mit zusätzlicher Technik. Für eine vollständig autarke Stromversorgung ist sehr viel PV-Fläche erforderlich, was auf üblichen Grundstücken nicht umgesetzt werden kann. Das hat mit der stark reduzierten Solarleistung im Winter zu tun, welche man nur mit sehr vielen Solarmodulen ausgleichen kann. Zudem benötigt man für die Lastspitzen ein Speichersystem mit hoher Ausgangsleistung und großer Kapazität.

Verwendet man zusätzlich noch ein Energiemanagementsystem, dann kann dies noch weiter gesteigert werden. Durch Steueralgorithmen sorgt das System dafür, dass PV-Anlage, Verbraucher und Speicher optimal aufeinander abgestimmt sind und so wirklich auch die letzte Kilowattstunde Solarstrom noch so effizient wie möglich selbst genutzt werden kann. Hier gibt es auch schon Systeme, welche Batterieladestand, vorherzusehende Verbräuche und sogar Wettervorhersagen mit in die Lade- und Entladevorgänge mit einbeziehen.

Die gleichzeitige Nutzung eines E-Autos und einer PV-Anlage mit Speicher, können weitere Synergien genutzt werden.

Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit spielen viele Faktoren eine Rolle. Insbesondere das Größenverhältnis zwischen PV-Anlage und Speicher und deren Verhältnis zum eigenen Verbrauchsverhalten sind relevant. Je höher der Stromverbrauch am Tage und je kleiner die PV-Anlage, desto mehr vom PV-Strom kann man zum Beispiel auch direkt verbrauchen, was der Rentabilität eines Speichers ja abträglich ist. Bei größeren PV-Anlagen oder Verbrauch, der hauptsächlich abends stattfindet, ist ein Speicher hingegen schon fast ein Muss. Gerade auf Dauer betrachtet, macht sich ein PV-Speicher für PV-Anlagen schon ab einer Größe von 5 kWp innerhalb seiner Lebenszeit fast immer bezahlt. Er sollte aber nicht zu groß oder zu klein sein sondern immer im Verhältnis zur tatsächlichen Anlagengröße stehen.