Photovoltaik: Funktion, Vorteile und Planung

Photovoltaik leistet einen wichtigen Beitrag zur Energiewende und hilft, Stromkosten zu senken. Erfahren Sie hier, wie Photovoltaik funktioniert, wann sich eine PV-Anlage lohnt und welche Aspekte bei der Planung berücksichtigt werden sollten.
Inhaltsverzeichnis
24.11.2022
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    Der Klimawandel, steigende Strompreise und die ehrgeizigen Klimaziele Deutschlands machen Photovoltaik aktuell zu einer der wichtigsten Technologien für den Klimaschutz. Mittels Photovoltaik lässt sich Sonnenenergie direkt in Strom umwandeln – eine nahezu klimaneutrale Art der Stromproduktion. Für Privatpersonen ist Photovoltaik mittlerweile nicht nur gut zugänglich, sondern auch eine lohnende Investition. In diesem Ratgeber erhalten Sie einen Überblick darüber, wie Photovoltaik funktioniert, welche Vorteile sie hat und welche Schritte zur Planung Ihrer eigenen Photovoltaikanlage nötig sind.

    Was ist Photovoltaik?

    Das Wort „Photovoltaik“ (kurz: PV) setzt sich aus dem griechischen Wort „photos“ (Licht) und dem Wort „Volt“ (Maßeinheit für elektrische Spannung) zusammen. Photovoltaik ist ein technisches Verfahren, bei dem Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Es nutzt den sogenannten photoelektrischen Effekt, durch den mithilfe von Solarzellen Gleichstrom gewonnen wird. Dieser wird wiederum mittels eines Wechselrichters in den im Haushalt nutzbaren Wechselstrom umgewandelt. 

    Photovoltaik Funktion
    SOLARWATT Panel vision M60 style

    Wo wird Photovoltaik verwendet?

    Photovoltaik wird in vielen Alltagsgeräten genutzt, beispielsweise bei Taschenrechnern, Uhren, Solarleuchten oder Parkscheinautomaten. Die für den Betrieb nötige Strommenge ist gering und lässt sich mit einigen wenigen Solarzellen erzeugen. Das ist auch der Grund dafür, dass es viele dieser Anwendungen schon seit Beginn der technischen Nutzung der Photovoltaik gibt, als die Zellen noch längst nicht so leistungsfähig wie heute waren. Mittlerweile sind auch viele Kühlboxen, Boote, Wohnmobile und elektrische Gartengeräte mit Solarzellen ausgestattet.

    Wichtigstes Einsatzgebiet der Photovoltaik sind heutzutage jedoch leistungsfähige, netzgekoppelte Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) auf Privathäusern, Gewerbeimmobilien und öffentlichen Gebäuden. Hinzu kommt die Nutzung in großen Solarparks, in denen Strom für zahlreiche Haushalte und für die Industrie gewonnen wird. 

    Im privaten Bereich werden hauptsächlich PV-Anlagen auf Hausdächern eingesetzt. Diese Anlagen bestehen in der Regel aus 10 und mehr Solarmodulen, es ist aber auch möglich, einzelne Solarmodule auf dem Balkon oder auf der Terrasse zu verwenden. Die höhere Effizienz der Solarzellen macht den Einsatz der Photovoltaik auch im kleinen Maßstab immer attraktiver. Die als Balkonkraftwerke bezeichneten Kleinstanlagen können den Strombedarf zwar nicht decken, helfen aber dabei, die Stromkosten zu senken und auch die CO2-Emissionen des Haushaltes zu reduzieren.

    Eine Alternative zur Photovoltaik bietet die Solarthermie, bei der die Sonnenenergie in Wärme umgewandelt wird. Diese kann zum Heizen oder für die Warmwasserbereitung genutzt werden. Allerdings steht die Solarthermie hinsichtlich der Dachfläche in Konkurrenz zur Photovoltaik und es stellt sich die Frage, ob Solarkollektoren oder PV-Module installiert werden sollten. Für die Photovoltaik spricht, dass sie viele Funktionen erfüllt, denn der erzeugte Strom kann auch zum Heizen (zum Beispiel mit einer Wärmepumpe), zur Warmwasserbereitung (zum Beispiel über einen Heizstab) und nicht zuletzt für die Elektromobilität eingesetzt werden (Sektorenkopplung).  

    Weitere Arten der Nutzung von Photovoltaik

    Photovoltaikanlagen werden zwar am häufigsten auf Dächern angebracht, es bestehen jedoch auch andere Möglichkeiten. So können Solarmodule beispielsweise auch als Fassaden-Photovoltaik oder als Parkplatzüberdachung verwendet werden. Weitere Anwendungen sind PV-Zäune, schwimmende Photovoltaikanlagen oder im landwirtschaftlichen Bereich als Agri-PV.

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    Diese Vorteile hat Photovoltaik

    Photovoltaik leistet einen wichtigen Beitrag zur Energiewende: Rund 2,5 Millionen Photovoltaikanlagen sind derzeit in Deutschland (Stand Herbst 2022) installiert. Im Jahr 2021 deckte Photovoltaik rund 9,1 % des Bruttostromverbrauchs. Für Privatpersonen hat Photovoltaik vor allem die Funktion, günstigen Strom selbst zu produzieren und so die Stromkosten zu senken. Dank leistungsfähiger Solarzellen arbeiten auch PV-Anlagen auf Dachflächen von Ein- oder Zweifamilienhäusern wirtschaftlich.

    Hier die Vorteile der Photovoltaik im Überblick

    • Sonnenenergie ist frei verfügbar und kostet nichts.
    • Photovoltaik arbeitet emissionsfrei und geräuschlos.
    • Photovoltaik ermöglicht eine unabhängige Energieversorgung.
    • Mittels Stromspeicher lässt sich der gewonnene Strom auch nachts nutzen.
    • Wer Photovoltaik einsetzt, erfüllt jetzt schon zukünftige gesetzliche Auflagen (Stichwort: Solardachpflicht).
    • Solarstrom kann vielseitig genutzt werden, etwa zum Heizen des Hauses und zur Warmwasserbereitung.
    • Die Größe einer Photovoltaikanlage lässt sich – bei ausreichendem Platz – auf den individuellen Strombedarf abstimmen. Auch nachträgliche Erweiterungen der PV-Anlage sind meist möglich.
    • Photovoltaikanlagen haben eine lange Lebensdauer von 20 Jahren und mehr.
    • Photovoltaikanlagen sind wartungsarm.
    • Für die Installation einer Photovoltaikanlage können Fördermittel in Anspruch genommen werden.
    Photovoltaik Module im Einsatz
    SOLARWATT Panel vision M60 pure

    Funktion der Photovoltaik und Aufbau einer PV-Anlage

    Photovoltaikanlagen bestehen aus einer Anzahl an Solarmodulen, die wiederum aus Photozellen bzw. Solarzellen bestehen. In den Solarzellen wird das einfallende Sonnenlicht in Strom umgewandelt. Das Licht besteht aus Photonen, den Trägern der elektromagnetischen Strahlung.

    Solarzellen nutzen den sogenannten „inneren photoelektrischen Effekt“, der bereits im Jahr 1839 entdeckt wurde. Dem französischen Physiker Alexandre Edmond Becquerel war aufgefallen, dass bestimmte Materialien unter Sonneneinstrahlung eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweisen. Becquerel forschte mit Selen-Verbindungen. 

    Heute verwendet man für Solarzellen oftmals gezielt mit Fremdatomen verunreinigtes (fachsprachlich: „dotiertes“) Silizium, aber auch Materialkombinationen wie Gallium-Arsenid (GaAs), Cadmium-Tellurid oder CIGS (Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid). Auch aus organischen Verbindungen lassen sich Solarzellen fertigen.

    Allen eingesetzten Materialien ist gemeinsam, dass es sich dabei um Halbleiter handelt. Damit werden Festkörper bezeichnet, deren elektrische Leitfähigkeit zwischen der Leitfähigkeit von elektrischen Leitern (z. B. Eisen) und Nichtleitern (z. B. Glas sowie viele Kunststoffe) liegt. Hinzu kommt, dass die Leitfähigkeit der Halbleiter bei steigender Temperatur ebenfalls ansteigt.

    Wie funktioniert Photovoltaik?

    Bei der Photovoltaik werden in den Solarzellen unterschiedliche Halbleiterschichten miteinander kombiniert. Wie dadurch Strom entsteht, soll am Beispiel einer Silizium-Halbleiterzelle erläutert werden:

    • Um photoelektrisch aktive Siliziumschichten zu erzeugen, wird das Silizium dotiert. Das heißt, in das regelmäßige Siliziumgitter werden unterschiedliche Fremdatome eingeschleust. Das kann z. B. Phosphor (P) oder Bor (B) sein.
    • Phosphor hat fünf Außenelektronen, also eines mehr als Silizium, Bor hingegen nur drei und damit eines weniger als Silizium. Das heißt, es entsteht eine Halbleiterschicht mit Elektronenüberschuss („n-leitend“, wobei n = negativ) und eine mit Elektronenmangel („p-leitend“, p = positiv).
    • Werden die p- und n-leitenden Schichten zusammengebracht, kommt es zu einem Ausgleich, indem die Elektronen und die „Löcher“ (Plätze im Gitter, wo Elektronen fehlen) aufeinander zuwandern und „rekombinieren“.
    • Dabei bildet sich eine schmale, neutrale Grenzschicht, die von zwei geladenen Schichten eingefasst ist, einer positiven, mit Bor dotierten, und einer negativen, mit Phosphor dotierten Schicht. Dadurch bildet sich über der Grenzschicht ein elektrisches Feld.
    • Fällt Licht auf die Grenzschicht, werden negatives Elektron und positives Loch voneinander getrennt und durch das elektrische Feld zur jeweils anderen Seite gelenkt. Verbindet man die beiden geladenen Außenschichten der Solarzelle mit einem elektrischen Leiter, fließt Strom.

    Die Spannung und der Strom, den eine einzelne Solarzelle produziert, sind sehr gering. Erst durch das Zusammenschalten vieler Zellen lässt sich die Funktion der Photovoltaik sinnvoll zur Energieerzeugung nutzen. Ein Standard-Solarmodul bestand lange Zeit aus 60 Zellen, heute sind meist 144 Halbzellen im Einsatz. Für eine Anlage mit 10 kWp sind – je nach Leistung – 25 bis 30 Module erforderlich.

    Wie hoch der Ertrag einer Photovoltaikanlage ist, hängt neben Größe und Ausrichtung maßgeblich von der Technologie der eingesetzten Solarzellen ab. Auf Hausdächern werden meist Solarmodule mit monokristallinen Zellen verbaut, die einen Wirkungsgrad von bis zu 22 % aufweisen. Dadurch lässt sich eine hohe Leistung auf der begrenzten Dachfläche erzielen. Die kostengünstigeren Dünnschichtmodule mit geringeren Wirkungsgraden kommen vor allem dort zum Einsatz, wo die Fläche nicht den limitierenden Faktor darstellt, so zum Beispiel bei Solarparks.

    Photovoltaik bei einer Fahrradtankstelle
    Fahrradtankstelle in Staufen mit Panel vision construct

    Von der Solarzelle zum Solarmodul

    Durch die Verbindung mehrerer Solarmodule lässt sich die Leistung und damit die Menge an erzeugbarem Solarstrom entsprechend proportional vergrößern. Faustformel: Um eine Leistung von 1kWp erzeugen zu können, werden Solarmodule mit einer Fläche von etwa 6 Quadratmetern benötigt – abhängig von der Leistung der Solarzellen mehr oder weniger. Die Sonneneinstrahlung liegt in Deutschland bei jährlich etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter und ist im Sommer etwa fünfmal höher als im Winter.

    Rechenbeispiel zur Dimensionierung der Anlage: Der jährliche Strombedarf einer vierköpfigen Familie liegt im Schnitt bei 4.500 kWh. Die PV-Anlage sollte so dimensioniert werden, dass sie zumindest rechnerisch den Bedarf deckt, im vorliegenden Fall ist also eine Nennleistung von mindestens 4 bis 6 kWp sinnvoll. Das bedeutet, dass eine ungefähre Dachfläche von 24 bis 36 m² benötigt wird. 

    Da die genaue Berechnung aber von vielen Faktoren abhängig ist, ist die Planung durch eine geschulte Fachkraft nötig. Diese ermittelt den optimalen Aufbau, damit die Anlage den höchstmöglichen Ertrag erzielen kann. 

    Von Gleichstrom zu Wechselstrom

    Photovoltaische Bauteile erzeugen grundsätzlich immer Gleichstrom, die meisten elektrischen Geräte im Haushalt verwenden Wechselstrom. Die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom ist Aufgabe des Wechselrichters. Neben den Solarmodulen und dem Wechselrichter gehören Unterkonstruktion, Verkabelung, Anschlusselektrik und 2-Richtungs-Zähler (Einspeisung und Netzbezug) zur Photovoltaikanlage. Erweitert werden kann die PV-Anlage zudem um ein Energiemanagementsystem, das den Verbrauch steuert, sowie um einen Stromspeicher. 

    Sinnvolle Planung einer Photovoltaikanlage

    Vor dem Kauf einer Photovoltaikanlage steht eine gründliche Planung. Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist vor allem interessant, ob das Hausdach für die Installation geeignet ist und ob die Anlage an diesem Standort wirtschaftlich betrieben werden kann. Informieren Sie sich hier über alle Aspekte der Planung: 

    • Ausrichtung: Ideal geeignet ist ein nach Süden ausgerichtetes Dach mit einem Neigungswinkel von 30 Grad. Auch bei Abweichungen kann die Anlage jedoch in der Regel wirtschaftlich betrieben werden.
    • Stromverbrauch: Der geschätzte Stromverbrauch spielt eine wichtige Rolle für die Dimensionierung der Anlage, da sich insbesondere ein hoher Eigenverbrauch lohnt.
    • Größe der Anlage: Die Größe einer PV-Anlage richtet sich vor allem nach der Dachfläche, die zur Verfügung steht. Um wirtschaftlich zu sein, sollte die Anlage nicht zu klein sein, auch wenn letztendlich nur ein Teil für den Eigenbedarf genutzt wird. Als Mindestgröße sind etwa 5 kWp rentabel. 
    • Solarmodule: Leistung und Qualität der Module entscheiden maßgeblich über den Ertrag der Anlage.
    • Kosten und Finanzierung: Jede PV-Anlage wird so geplant, dass die Kosten sich nach durchschnittlich etwa 10–12 Jahren amortisieren, sodass während der restlichen Nutzungsdauer Strom nahezu kostenlos bezogen werden kann. Förderungen können eine PV-Anlage noch rentabler machen. 
    • Steuern: Es gibt verschiedene Steuermodelle, die genau geprüft werden sollten. Dadurch lassen sich unter Umständen die Kosten für die PV-Anlage weiter reduzieren. Mit dem EEG 2023 reduziert sich jedoch die Komplexität, da z.B. für Installation und Lieferung der Anlage dann die Umsatzsteuer entfällt.
    • Anmeldung und Genehmigung: Alle PV-Anlagen, die ans Stromnetz angeschlossen werden, müssen angemeldet werden. Darüber hinaus können zusätzliche Genehmigungen nötig sein.

    Wir stellen Ihnen hier die wichtigsten Aspekte in Kurzform vor. Nutzen Sie die weiterführenden Links, um sich ausführlich zu bestimmten Themen zu informieren, oder lassen Sie sich zum Thema Photovoltaik persönlich beraten.

    Ausrichtung einer PV-Anlage

    Am intensivsten ist die Sonneneinstrahlung während der Mittagsstunden und am frühen Nachmittag. In dieser Zeit steht die Sonne im Süden, sodass eine PV-Anlage idealerweise nach Süden ausgerichtet wird. Normalerweise ist die Ausrichtung aber durch das Hausdach vorgegeben. Das ist in vielen Fällen unproblematisch, da selbst größere Abweichungen von der Südausrichtung den Ertrag kaum schmälern. Selbst auf Dächern mit Ost-West-Ausrichtung kann Photovoltaik mithilfe von zwei Teilanlagen wirtschaftlich eingesetzt werden. Die Teilanlagen verwerten die Sonneneinstrahlung morgens und abends optimal. Das sind genau die Zeiten, in denen auch der Bedarf an Strom besonders hoch ist. 

    Das Potenzial der Photovoltaik wird bestmöglich ausgeschöpft, wenn das Sonnenlicht im rechten Winkel auf die Solarmodule trifft. Da der Sonnenstand sich im Laufe des Tages und auch über das gesamte Jahr verändert, wird für die Solarmodule ein durchschnittlicher idealer Neigungswinkel von 30 Grad angegeben. Abweichungen beeinträchtigen die Funktion der Photovoltaik nicht und haben nur geringe Ertragseinbußen zur Folge. 

    Übrigens können PV-Anlagen nicht nur auf Schrägdächern installiert werden: Auch Flachdach-PV-Anlagen bieten Vorteile. Auf Flachdächern lassen sich PV-Anlagen relativ frei ausrichten, allerdings ist die Installation mit zusätzlichen Lasten verbunden, denn die die Module tragenden Unterkonstruktionen werden in der Regel mit Steinen oder Ähnlichem beschwert. In beiden Fällen ist es wichtig, dass die Anlage weitestgehend frei von Verschattungen bleibt. Bei Schrägdachanlagen sind meist Aufbauten wie der Schornstein oder Dachgauben die Ursache für Leistungsverluste, bei Flachdachanlagen muss der Abstand zwischen den Modulreihen so gewählt werden, dass sie sich nicht gegenseitig verschatten.

    Informieren Sie sich hier ausführlich über die Ausrichtung von PV-Anlagen

    Funktion von Photovoltaik
    In-Dach-Module als Dachziegelersatz: Panel vision easyin

    Geschätzter Stromverbrauch

    Für jede Kilowattstunde Strom, die mithilfe einer PV-Anlage erzeugt und ins Stromnetz eingespeist wird, erhalten die Betreiber die sogenannte Einspeisevergütung. Günstiger ist es jedoch, mit der Anlage den eigenen Strombedarf weitestgehend selbst zu decken, denn die Einspeisevergütung liegt deutlich unter dem aktuellen Preis für Netzstrom. 

    Im Durchschnitt lässt sich der Eigenbedarf mit einer gängigen Dachanlage zu etwa 30 % decken. Durch Einsatz eines Stromspeichers kann dieser Anteil auf rund 70 % gesteigert werden, wobei sichzugleich die Unabhängigkeit vom Stromnetz und der sogenannte Autarkiegrad erhöht. 

    Eine weitere Möglichkeit, den Eigenverbrauch zu steigern, ist ein intelligentes Energiemanagement. Dadurch werden Strom verbrauchende Geräte  genau dann zugeschaltet, wenn die PV-Anlage am meisten Strom produziert – also etwa der Geschirrspüler oder die Waschmaschine während der Mittagsstunden. Durch den Einsatz einer Wärmepumpe oder mithilfe einer Ladestation für das Elektroauto lässt sich der Eigenverbrauch weiter erhöhen. Den höchsten Autarkiegrad erreichen Sie mit einem Komplettpaket aus PV-Anlage, Stromspeicher und einem Energiemanagementsystem. 

    Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie Ihren Eigenverbrauch optimieren und so ihre Stromkosten senken. 

    Die richtige Größe der PV-Anlage

    Die Größe der Photovoltaikanlage sollte so gewählt werden, dass mindestens der jährliche Strombedarf durch die Anlage – rein rechnerisch – gedeckt wird

    Stehen genügend finanzielle Mittel zur Verfügung, ist es jedoch sinnvoll, darüber hinaus die vorhandene Dachfläche optimal zu belegen, um einen möglichst hohen Stromertrag zu erzielen. Eine Studie der Hochschule für Technik und Wirtschaft Berlin kommt zu dem Schluss, dass PV-Anlagen eine attraktive Investition darstellen, vor allem bei Anlagen, die über den aktuellen Eigenverbrauch hinaus dimensioniert sind. Hinzu kommt: Die fortschreitende Sektorenkopplung (die Erzeugung von Wärme aus Strom und das Laden von E-Autos) sorgt perspektivisch für einen Mehrbedarf des Haushaltes. Außerdem kann überschüssiger Strom verkauft werden (Einspeisevergütung oder Direktvermarktung). 

    Damit die Anlage ein Kilowatt-Peak (kWp) Leistung liefern kann, wird eine Dachfläche von etwa 5–6 Quadratmetern benötigt. Im privaten Bereich waren lange Zeit PV-Anlagen mit einer Leistung von 4–10 kWp üblich, mittlerweile geht die Tendenz hin zu größeren Anlagen. Mithilfe des Photovoltaik-Rechners berechnen Sie die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage an Ihrem Standort und erhalten so auch eine erste Einschätzung bezüglich der empfohlenen Größe.

    Die passenden Solarmodule 

    Für Photovoltaikanlagen im privaten Bereich kommen heutzutage fast ausschließlich Solarmodule mit monokristallinen Solarzellen zum Einsatz, die einen hohen Wirkungsgrad haben. Polykristalline Solarmodule mit ihren blauen Oberflächen findet man mittlerweile nur noch im Bestand.  

    Solarmodule sind auf der Vorderseite mit einer Glasbeschichtung und auf der Rückseite entweder mit einer Folie (Glas-Folie-Module) oder mit einer weiteren Glasschicht (Glas-Glas-Module) versehen. Glas-Glas-Module sind etwas aufwendiger in der Herstellung, die Kosten amortisieren sich jedoch aufgrund ihrer Robustheit, Langlebigkeit und vor allem aufgrund des sehr geringen Leistungsverlusts, der deutlich unter dem von Glas-Folie-Modulen liegt.

    Glas-Glas- im Vergleich zu Glas-Folie-Module
    Glas-Glas- im Leistungsvergleich zu Glas-Folie-Module über Zeit
    Von beiden Varianten sind spezielle ästhetische Solarmodule, beispielsweise komplett in Schwarz, erhältlich.
    Ästhetische Solarmodule

    Kosten und Finanzierung von Photovoltaik

    Die Kosten einer Photovoltaikanlage sollen sich noch vor Ende der Lebensdauer der Anlage amortisieren, sodass in der restlichen Laufzeit kostenloser Solarstrom bezogen werden kann. Zu den einmaligen Kosten gehören:

    • Kosten für die PV-Anlage
    • Kosten für den Wechselrichter (für die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom)
    • Kosten für die Montage inkl. Elektroanschluss und ggf. Baugerüst

    Laufende Kosten fallen an für:

    Den Kosten gegenüber stehen Einnahmen sowie verschiedene Förderungen. Die Einnahme durch den Eigenverbrauch ergibt sich aus der Differenz zwischen dem aktuellen Strompreis und den Gestehungskosten – also den Kosten, zu denen der Solarstrom hergestellt wird. Letztere liegen bei ca. 10 bis 15 Cent pro kWh. Je höher der aktuelle Strompreis, umso größer ist also auch die Differenz und damit die rechnerische Einnahme.

    Die wichtigste Förderung und gleichzeitig eine weitere Einnahme ist die Einspeisevergütung für Strom, der mit der Anlage produziert und ins Stromnetz eingespeist wird. Weitere Fördermöglichkeiten für PV-Anlagen bieten die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) und diverse Kommunen und Bundesländer an. Die Finanzierung der PV-Anlage kann jedoch auch über Kredite etc. erfolgen. 

    Hier erfahren Sie mehr über die Kosten, die für eine PV-Anlage anfallen

    Photovoltaik und Steuern

    Es gibt Wege, die Photovoltaik ohne Finanzamt zu betreiben und so den bürokratischen Aufwand auf ein Minimum zu reduzieren.  Das ist möglich, wenn die Kleinunternehmerregelung in Anspruch genommen wird. Dieses Vorgehen wird nach der EEG-Novelle 2023 voraussichtlich zum Standard werden. Unter Umständen bleibt es aber auch sinnvoll, die Steuern in Bezug auf die Photovoltaikanlage zu optimieren. So ist es beispielsweise möglich, eine PV-Anlage abzuschreiben oder sich den Batteriespeichers steuersparend anzuschaffen

    Erfahren Sie hier alles Wichtige zum Thema Photovoltaik und Steuern

    Anmeldung und Genehmigung von Photovoltaik

    Jede PV-Anlage muss, sofern sie ans Stromnetz angeschlossen wird, beim Netzbetreiber und bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden. Für letztere Meldung gibt es das Marktstammdatenregister, bei dem Sie Ihre PV-Anlage online anmelden können. Von der Pflicht zur Anmeldung ausgenommen sind lediglich die sogenannten Inselanlagen, die völlig unabhängig vom Stromnetz betrieben werden und keinen Strom ins öffentliche Netz einspeisen. 

    Hausbesitzer können sich in der Regel frei für die Nutzung der Photovoltaik entscheiden, wenn nicht örtliche Bauordnungen diese Freiheit einschränken. Besitzer von Eigentumswohnungen benötigen in der Regel die Zustimmung der Eigentümerversammlung, wenn sie eine Photovoltaikanlage errichten wollen. Mieter müssen hingegen stets die Genehmigung des Vermieters einholen. Das gilt selbst für kleine Balkonanlagen. 

    Erfahren Sie hier mehr darüber, wie eine PV-Anlage korrekt angemeldet wird.

    Photovoltaik-Module in einem Solarcarport
    Solarcarport mit Panel vision sky

    Klimaschutz: die Bedeutung der Photovoltaik für die Energiewende

    Anders als bei der Verbrennung fossiler Rohstoffe entstehen bei der Verwendung von Photovoltaik keine Treibhausgase im Betrieb. Jedoch müssen Solarzellen und -module hergestellt werden und bei diesen Prozessen werden Ressourcen verbraucht und es entsteht CO₂. Allerdings amortisiert sich eine Photovoltaikanlage bereits nach etwa zwei Jahren energetisch, das bedeutet, dass die zu ihrer Produktion benötigte Energie durch ihre Nutzung eingespart wird. Beim Einsatz fossiler Rohstoffe wird dieser Punkt nie erreicht, da ständig neue Energie in Form von Brennstoffen zugeführt werden muss. 

    Eine weitere wichtige Funktion hat die Photovoltaik in Bezug auf den Klimaschutz dadurch, dass für die Module nur wenige Rohstoffe eingesetzt werden, die selten und schwer zu gewinnen sind – den Hauptteil macht Silizium aus, das aus Sand gewonnen wird.

    Photovoltaik als naturschonende Energiequelle 

    Eine auf dem Dach installierte Photovoltaikanlage benötigt keinen zusätzlichen Platz und hat keine negativen Auswirkungen auf beispielsweise Vögel oder Insekten. Sie arbeitet außerdem geräuschlos. Großanlagen wie Solarparks werden häufig auf landwirtschaftlich nicht oder nur schwer nutzbaren Flächen errichtet, sodass sie nicht in Konkurrenz zur Nahrungs- oder Futtermittelproduktion stehen. 

    Mit der Agri-Photovoltaik erlebt zudem gerade eine Kombination beider Nutzungsformen einen Aufschwung: Die auf hohen Gestellen angebrachten Module bieten neben der Stromerzeugung den darunter angebauten Pflanzen Schutz vor zu viel Sonne, sodass auch empfindliche Arten angebaut werden können. Auch schwimmende PV-Anlagen auf Baggerseen oder industriell genutzten Gewässern haben positive Effekte. So führt die teilweise Abschirmung zu einer geringeren Erwärmung des Wassers und minimiert so auch das übermäßige Wachstum von Pflanzen, die dem Gewässer Sauerstoff entziehen.

    Photovoltaik – Energie mit Potenzial

    Die Umgestaltung der Energieversorgung im Rahmen der Energiewende sieht vor allem Windkraft und Photovoltaik als Hauptlieferanten für Strom vor. Bisher ist der Anteil der Photovoltaik an den erneuerbaren Energien mit etwa 9 % am Strombedarf und etwa 2 % am Gesamtenergiebedarf in Deutschland noch eher gering. Ein weiterer, beschleunigter Ausbau der Photovoltaik ist auf dem Weg zu einer vollständig erneuerbaren Energieversorgung jedoch unbedingt erforderlich. 

    Zusammen haben die erneuerbaren Energieträger Wind und Sonne, unterstützt durch zusätzliche Speichereinrichtungen, das Potenzial, einen großen Teil der Versorgung sicherzustellen. Dabei ergänzen sich beide Techniken hervorragend. Insbesondere die Photovoltaik ermöglicht es Interessierten, unter Einsatz überschaubarer finanzieller Mittel selbst einen Beitrag zur Energiewende zu leisten. 

    FAQ: häufig gestellte Fragen zum Thema Photovoltaik

    Wann lohnt sich Photovoltaik?

    Die Nutzung von Photovoltaik kann sich grundsätzlich an allen Standorten in Deutschland lohnen. Der Standort muss eine sinnvolle Ausrichtung der Photovoltaikanlage (idealerweise in Südrichtung, jedoch keinesfalls nach Norden hin) ermöglichen und frei von Verschattungen sein. Eine Fachkraft für Solartechnik bestimmt unter Berücksichtigung aller Umstände, wie eine PV-Anlage dimensioniert und aufgebaut sein muss, um günstigen Solarstrom zu erzeugen.

    Wie groß muss eine Photovoltaikanlage für ein Einfamilienhaus sein?

    Grundsätzlich sollte eine PV-Anlage zumindest rechnerisch den Jahresstromverbrauch des jeweiligen Haushalts decken können. Ein Vier-Personen-Haushalt verbraucht im Jahr durchschnittlich 4.500 kWh Strom. Eine Photovoltaikanlage produziert pro Kilowatt-Peak Nennleistung im Jahr etwa 1.000 kWh Strom. Die Anlage für dieses Beispiel sollte daher mindestens eine Leistung von 4–6 kWp haben. Je nach Größe der Solarmodule werden dafür etwa 24–36 m² Dachfläche benötigt (Faustformel: 6 m² Solarmodule pro Kilowatt-Peak Nennleistung). 

    Ist Photovoltaik für Strom oder Warmwasser gedacht?

    Mithilfe von Photovoltaik wird aus Sonnenenergie Strom gewonnen. Dieser wird in erster Linie genutzt, um elektrische Geräte im Haushalt mit Strom zu versorgen. Mithilfe einer Wärmepumpe, die mit dem gewonnenen Solarstrom betrieben wird, kann jedoch auch Wasser erhitzt oder eine Heizung betrieben werden. 

    Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?

    Mithilfe einer Photovoltaikanlage wird Sonnenenergie in Strom umgewandelt. Eine Solarthermieanlage nutzt hingegen Sonnenkollektoren, um aus dem Sonnenlicht Wärmeenergie zu gewinnen. Diese kann dann beispielsweise zum Heizen genutzt werden.

    Ist es sinnvoller, Photovoltaik zu kaufen oder zu mieten? 

    Auch wenn die Anschaffungskosten für eine Photovoltaikanlage einmalig hoch sind, empfiehlt die Verbraucherzentrale den Kauf anstatt der Miete. Der Grund ist, dass die monatlichen Mietkosten über die Jahre gerechnet meist den Kaufpreis übertreffen – teilweise um ein Vielfaches. Somit ist es lohnenswerter, eine PV-Anlage zu kaufen, gegebenenfalls mithilfe einer Finanzierung.

    Ist es möglich, Photovoltaik und Solarthermie zu kombinieren?

    Die Kombination von Photovoltaik und Solarthermie ist möglich und unter Umständen auch sinnvoll: Solarthermieanlagen arbeiten bei der Erzeugung von Wärme effizienter als Photovoltaikanlagen und benötigen andererseits Strom, der durch die PV-Anlage erzeugt werden kann. Voraussetzung ist allerdings, dass eine ausreichend große Dachfläche zur Verfügung steht, damit beide Anlagen installiert werden können. 

    Welche Heizung lässt sich sinnvoll mit Photovoltaik kombinieren?

    Ein System aus Photovoltaikanlage, Stromspeicher und Wärmepumpe kann sehr wirkungsvoll sein: Die Photovoltaikanlage produziert günstigen Strom, mit dem die Wärmepumpe betrieben wird, die wiederum günstige Wärme erzeugen kann. Ein Stromspeicher gleicht die Schwankungen in der Stromproduktion durch die PV-Anlage aus, sodass die Wärmepumpe bei Bedarf stets zuverlässig arbeitet.

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