Solarenergie einfach erklärt: Nutzen, Kosten, Vor- und Nachteile

Um dem Klimawandel entgegenzuwirken, wurden in Deutschland Beschlüsse zum Ausbau erneuerbarer Energien – darunter auch der Solarenergie – gefasst. Fakt ist: Solarenergie wird als Energieträger in Europa immer wichtiger.
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    Was ist Solarenergie? 

    Sonnenenergie ist eine erneuerbare Energie, die durch Kernfusion im Inneren der Sonne entsteht. Sie gelangt in Form von elektromagnetischer Strahlung auf die Erde und ist als Sonnenstrahlung für den Menschen nutzbar. Pro Quadratmeter und Jahr trifft in Deutschland eine Energie von etwa 1.000 Kilowattstunden auf die Erde. Mithilfe verschiedener Prozesse kann Solarenergie in Wärme oder Strom umgewandelt werden. Als Energiequelle steht die Sonne nahezu unbegrenzt zur Verfügung und ihre Strahlung kann für eine nachhaltige Strom- und Wärmeproduktion genutzt werden.

    Sonnenenergie in Deutschland

    Was bedeutet „solar“?

    Das Adjektiv „solar“ wurde im Wissenschaftsbetrieb des 19. Jahrhunderts vom gleichbedeutenden lateinischen Wort „solaris“ abgeleitet und bedeutet „die Sonne betreffend“. In Zusammensetzungen wie Solarzelle oder Solarenergie dient „solar“ als Bestimmungswort, sodass die Begriffe sich als „von der Sonne gespeiste Zelle“ bzw. „von der Sonne ausgehende Energie“ übersetzen lassen. 

    Quelle

    Photovoltaik, Solarthermie und Solarenergie – was ist der Unterschied?

    Solarenergie ist ein anderer Begriff für Sonnenenergie. Nutzen lässt sich die Solarenergie mittels Solarthermie, bei der Solarenergie in Wärme umgewandelt wird, und die Photovoltaik, durch die aus Solarenergie Strom gewonnen wird. 

    Was ist Solarthermie? 

    Um die Sonnenstrahlung solarthermisch zu nutzen, werden sogenannte Kollektoren aufgestellt. In diesen wärmeisolierten Röhrensystemen befindet sich eine Trägerflüssigkeit, die durch die Strahlungswärme der Sonne erhitzt wird. Als Trägermedium kann ein öliges Gemisch aus Propylenglycol und Wasser („Frostschutzmittel“) oder reines Wasser dienen. Die vom Trägermedium aufgenommene Energie wird zum Erwärmen von Brauchwasser oder zur Unterstützung der Heizung genutzt.

    Was ist Photovoltaik?

    Die Photovoltaik macht sich den sogenannten photoelektrischen Effekt zunutze, um Solarenergie in Strom umzuwandeln. (Mehr dazu auch im Ratgeber: Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?). Dieser Vorgang findet in den Solarzellen statt. Einzelne Solarzellen erzeugen jedoch nur geringe Spannungen und Stromstärken. Erst durch das Verbinden der Zellen zu Solarmodulen und das Zusammenschalten der Module entstehen technisch verwertbare Spannungen und Ströme.

    Photovoltaik im Energienmix

    Welchen Nutzen hat Solarenergie für die Menschen?

    Derzeit (Stand: März 2022) sind in Deutschland rund 2,2 Millionen Photovoltaikanlagen installiert. Solarenergie, die mittels Photovoltaik in Strom umgewandelt wird, hat in Deutschland mittlerweile einen Anteil von rund 10 % am Strommix. Berücksichtigt wird dabei nur Strom, der von Photovoltaikanlagen ins Stromnetz eingespeist wird. Da Photovoltaikanlagen aber gerade auch dazu genutzt werden, selbst zu verbrauchenden Solarstrom zu produzieren und dadurch die Stromkosten zu senken, ist der Anteil tatsächlich noch höher. Im Zuge eines steigenden Eigenverbrauches im Rahmen der Sektorenkopplung, d.h. durch den Einsatz des Solarstroms für die Wärmeerzeugung und die E-Mobilität, erhöht sich dieser “unsichtbare” Anteil weiter. 

    Die Möglichkeiten, Strom aus Solarenergie zu gewinnen, sind zahlreich und auch für Privatpersonen zugänglich: 

    • Hauseigentümer können mithilfe von Photovoltaik-Dachanlagen oder Fassaden-Photovoltaik Haushaltsstrom erzeugen. 
    • Solarmodule können für die Dachkonstruktion bei einem Solar-Carport oder einer Solarveranda eingesetzt werden. 
    • Mittels einer Wallbox kann ein Elektroauto mit Solarstrom klimaneutral betrieben werden. 
    • Mieter können einzelne Solarpaneele für die Steckdose installieren und so zumindest kleine Mengen Solarstrom gewinnen, selbst wenn keine Dachfläche zur Verfügung steht. 

    Selbst verbrauchter Solarstrom spart nicht nur den Bezug von teurem Netzstrom. Nicht zuletzt schätzen viele Menschen wachsende Unabhängigkeit von Stromanbietern und den steigenden Strompreisen, die die Nutzung von Solarenergie bringt.

    Kann man mit Solarenergie heizen? 

    Solarstrom kann alle gängigen Elektrogeräte antreiben, somit auch elektrische Heizungen. Deutlich effizienter ist allerdings die Verwendung einer Wärmepumpe, die sich Umgebungswärme zunutze macht. Diese lässt sich mit Solarstrom betreiben, sodass auf nahezu emissionsfreie Weise Wärme für Heizung und Warmwasser gewonnen wird. Diese Kombination ist eine der wirksamsten Formen der Sektorenkopplung. Ein weiteres Beispiel ist der Betrieb eines Heizstabes mit Solarstrom. So lässt sich warmes Wasser zum Verbrauch oder für die Heizung erzeugen, auch lässt sich auf diesem Wege die Solarenergie einfach und kostengünstig als Wärme speichern.

    Direkt zum Heizen wird die Sonnenenergie durch die Solarthermie genutzt. Die Frage, welche Methode effektiver ist, ist noch nicht abschließend geklärt. Der Vorteil der Photovoltaik besteht darin, dass sie die Sonnenenergie in Strom, eine vielseitig nutzbare Energieform umwandelt, während die bei der Solarthermie erzeugte Wärme ausschließlich für Heizzwecke eingesetzt werden kann. 

    Wärmepumpe
    Wärmepumpe von Stiebel Eltron im SOLARWATT Sortiment

    Welche Kosten entstehen bei der Nutzung von Solarenergie? 

    Die Kosten für eine Photovoltaikanlage liegen im privaten Bereich je nach Größe im hohen vier- bis niedrigen fünfstelligen Bereich. Allerdings werden Photovoltaikanlagen grundsätzlich so geplant, dass die Kosten sich über die Jahre amortisieren. Bei der typischen langen Lebensdauer von 20, 30 oder mehr Jahren liefern PV-Anlagen daher in der Regel über viele Jahre nahezu kostenlos Strom. Laufende Kosten entstehen für Reinigung und Wartung, diese sind aber eher gering. 

    Unter Umständen können Förderungen für Photovoltaik in Anspruch genommen werden, um die Kosten zu senken, was zu einer schnelleren Amortisierung führt. Am wirtschaftlichsten sind PV-Anlagen im privaten Bereich, wenn der Eigenverbrauch möglichst hoch ist. Das bedeutet, dass der gewonnene Solarstrom in großem Umfang im eigenen Haushalt verbraucht wird. Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist und vergütet. Jedoch ist die Einspeisevergütung in den letzten Jahren stark gesunken, sodass sich der Eigenverbrauch mehr lohnt. 

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    Diese Vorteile hat die Nutzung von Solarenergie

    Die Nutzung von Solarenergie trägt entscheidend zur Energiewende bei. Bei der Umwandlung von Solarenergie in Strom oder Wärme entsteht kein CO2 – der Prozess ist völlig emissionsfrei. Somit ist Solarenergie eine erneuerbare, umweltfreundliche und Dank der zu erwartenden Lebensdauer unseres Zentralgestirns nahezu unbegrenzt nutzbare Energiequelle. Die Unabhängigkeit von den zur Neige gehenden fossilen Brennstoffen wie Erdöl und Erdgas ist ein weiterer Pluspunkt. 

    Photovoltaik- und Solarthermieanlagen arbeiten außerdem geräuschlos und haben minimalen Einfluss auf Natur und Tierwelt. Viele Hersteller von Solarmodulen recyceln ihre Solarmodule nach Ablauf der Lebensdauer selbst. Beispielsweise kann das schützende Glas eingeschmolzen und so erneut als Werkstoff verwendet werden. Kurz: Solarenergie zu nutzen, ist eine gute Möglichkeit, den eigenen ökologischen Fußabdruck zu reduzieren. 

    Auch finanziell bringt die Nutzung von Solarenergie Vorteile. Hat sich die Anlage erst einmal amortisiert, werden Strom und Wärme nahezu kostenlos gewonnen – lediglich geringe Reinigungs- und Wartungskosten sowie Kosten für eine Versicherung können anfallen. Von der Versorgungssicherheit einmal abgesehen, ist so auch die zu erwirtschaftende Rendite attraktiv. Die Einspeisevergütung, wenn auch weniger lohnenswert, wird staatlich über einen Zeitraum von 20 Jahren garantiert. 

    Solarterrasse
    Solarterrasse mit SOLARWATT Panel vision sky Solarmodulen

    Welche Probleme gibt es bei der Verwendung von Solarenergie?

    Die größte Herausforderung liegt darin, dass Solarenergie nicht konstant zur Verfügung steht. Sowohl im Laufe jedes Tages als auch über das gesamte Jahr hinweg verändert sich die Sonneneinstrahlung. Hilfreich ist der Einsatz eines Stromspeichers, der überschüssigen Solarstrom speichert, der meist in den sonnenintensiven Mittagsstunden gewonnen wird. Mit dem Speicher steht  er abends und nachts, wenn die Sonne nicht scheint, zur Verfügung. 

    Nicht jeder Standort ist gleichermaßen für die Installation einer Solaranlage geeignet. Grundsätzlich kann Solarenergie in Deutschland sowohl im Süden als auch im Norden gewinnbringend genutzt werden, wobei die Einstrahlung im Süden etwas intensiver ist. Es muss jedoch die Ausrichtung der PV-Anlage bzw. des Hausdachs geprüft werden und auch gewisse bauliche Anforderungen müssen erfüllt sein. Mieter können über die Installation einer Solaranlage nicht selbst bestimmen, allerdings ist das Thema Mieterstrom ‒ also Strom, der in unmittelbarer Nähe zum Abnehmer produziert wird ‒ bereits in der Diskussion. 

    Im privaten Bereich sind es vor allem die Kosten, die abschreckend wirken können. Ist die Finanzierung einer Photovoltaikanlage aber gut geplant, rentiert sich die Investition. Auch gewisse bürokratische Hürden sind zu nehmen. So muss sich noch jeder Nutzer sich mit dem Thema Photovoltaik und Steuern beschäftigen, um hier das bestmögliche Modell zu finden. Ab 2023 wird es hier deutliche Vereinfachungen geben. Die Anmeldung im Marktstammdatenregister bleibt aber weiterhin erforderlich. 

    Die Entwicklung der Solarenergie in Deutschland

    Das im April 2022 in Deutschland verabschiedete Osterpaket unterstützt den beschleunigten Ausbau von Solar- und Windenergie. Geplant ist im Bereich Photovoltaik ein Ausbau von 22 Gigawatt Leistung pro Jahr, sodass die Solarenergie in Deutschland im Jahr 2030 mit rund 215 Gigawatt genutzt werden kann. Im Jahr 2021 platzierte sich Deutschland beim Zubau an Solarenergie als Spitzenreiter in der Europäischen Union. 

    Diese Entwicklung ist gerade vor dem Hintergrund positiv, dass die Solarenergie in Deutschland einen unstete Entwicklung aufweist: Mit der ersten Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2004 begann ein rasanter Ausbau der Photovoltaik in Deutschland, das Wachstum stagnierte dann von 2010 bis 2012 auf hohem Niveau (ca. 7,5 Gigawatt-Peak pro Jahr). Nach 2012 brach die PV-Nachfrage um 80 % ein. Der Bundesverband für Solarwirtschaft e. V. (BSW) sah die Ursache darin, dass durch verschiedene EEG-Novellen die Rahmenbedingungen für die Photovoltaik in Deutschland massiv verschlechtert wurden. 

    In der Folge wurden die von der Bundesregierung gesetzten Ausbauziele von 2,5 Gigawatt pro Jahr immer wieder deutlich verfehlt. Eine gewisse Erholung ließ sich erst für die Jahre 2018 mit knapp 3 Gigawatt und 2019 mit knapp 4 Gigawatt Photovoltaik-Zubau konstatieren. Im Jahr 2019 speisten Photovoltaikanlagen laut Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) insgesamt 46,5 Terawattstunden (TWh) ins deutsche Netz ein, für 2017 lag der Wert noch bei 38,6 TWh, im Jahr 2012 bei 27,9 TWh. Im Jahr 2021 wurden rund 48,4 TWh produziert, davon wurden etwa 44,6 TWh eingespeist und der Rest selbst verbraucht. Im Vergleich zum Jahr 2012 stieg die jährliche Produktion an Solarstrom damit um ca. zwei Drittel an.

    Jahr20002001200220032004200520062007200820092010
    Zubau / MWp114621201396709518431.2711.9504.4467.440
    Gesamt / MWp 1141762964351.105 2.0562.8994.1706.12010.56618.006

     

    Jahr2011201220132014201520162017201820192020
    Zubau / MWp7.9108.1612.6331.1901.3241.4551.6142.8883.8354.822
    Gesamt / MWp 25.916 34.077 36.710 37.900 39.224 40.679 42.293 45.181 49.016 53.848

    Quelle: Statista

     

    Die Grafik zeigt die Auswirkungen der sinkenden Einspeisevergütung nach dem EEG. Deutlich geringere Zubauzahlen sind zu verzeichnen.

    Die Entwicklung in Europa und der restlichen Welt

    Der Ausbau der Solarenergie als erneuerbare Energiequelle nimmt auch in Europa Fahrt auf. Im Jahr 2020 lag der Anteil der erneuerbaren Energien in der Europäischen Union beispielsweise bei 38,5 %. Allein die Photovoltaik hatte einen Anteil von rund 13 %. Im Jahr 2021 stieg der Zubau an PV-Anlagen in Europa um 34 %. Die EU-Kommission will eine Photovoltaik-Pflicht für öffentliche Gebäude (im Jahr 2025) und für Wohngebäude (im Jahr 2029) auf den Weg bringen. 

    Auch global zeichnet sich ein positiver Trend ab: Weltweit konnte die Photovoltaik im Jahr 2020 rund 9 % des Bruttostromverbrauchs decken. Einige Länder decken weit höhere Anteile ihres Stromverbrauchs, darunter Dänemark, Uruguay und Irland. Derzeit schreitet der PV-Zubau insbesondere in China, den USA, Vietnam und Japan stark voran. Mehr als 250 Gigawatt Leistung sind allein in China installiert, weltweit waren es Ende 2020 ganze 760 Gigawatt. Mehr zum Thema erfahren Sie im Ratgeber über die Sonnenenergie im Energiemix.

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