Die Photovoltaik-Anlage - Kosten, Größe und Speicher

Wer an erneuerbare Energien denkt, der hat nicht selten die Solarpanele einer Photovoltaik-Anlage vor dem inneren Auge. Tatsächlich macht der Strombedarf im Schnitt aber nur 15 Prozent des Energiebedarfs eines Haushaltes aus. Der restliche Energiebedarf entfällt auf Heizung und Warmwasser.

Trotzdem rentiert sich der Kauf einer Photovoltaik-Anlage sehr schnell und das wollen wir Ihnen im Folgenden noch weiter veranschaulichen. Vorweg: Bei einem normalen Einfamilienhaus lassen sich pro Jahr im Schnitt 1.300 bis 2.700 Kilowattstunden Strom einsparen, was etwa 400 bis 800 Euro entspricht. Der ökologische Nutzen ist dabei sogar noch höher als der finanzielle Vorteil!

Eine Photovoltaik-Anlage wandelt Sonnenenergie in Strom um: Die Sonnenstrahlen (Photonen) treffen auf neutral geladene Siliziumkristalle und regen diese zur Freisetzung von Elektronen an. Über kleine Metallkontakte an der Solarzelle gelangen die Elektronen als verfügbarer Strom aus der Zelle und werden zum Verbrauchsgerät weitergeleitet.

Ein in sich geschlossener Kreislauf leitet die Elektronen dann an die Rückseitenkontakte zurück in die Solarzelle, wo sie sich wieder mit positiv geladenen Teilchen (Löchern) zu Teilchen mit neutraler Ladung verbinden. Dieser Prozess wiederholt sich fortlaufend, die Photovoltaik-Anlage erzeugt somit elektrischen Strom. Die einzelnen Solarzellen sind zu Photovoltaik-Modulen verbunden, denn eine einzelne Zelle ist nicht in der Lage, für eine ausreichend hohe Spannung zu sorgen.

Der durch die Photovoltaik-Anlage generierte Strom steht als Gleichstrom für eine Verwendung augenblicklich zur Verfügung. Der von den Solarpanelen produzierte Gleichstrom wird dann vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, sodass die üblichen Haushaltsgeräte damit betrieben werden können. Nicht verwechseln darf man die Photovoltaik-Anlage mit einer Solarthermie-Anlage. Zwar gehören beide Anlagentypen zu den Solaranlagen und beide nutzen die Sonne zur Energiegewinnung. Die Solarthermie-Anlage sammelt aber ausschließlich Wärme für Warmwasser und Heizung.

Erklärvideo zur Photovoltaik-Anlage | Energieheld-Whiteboard

Quelle: © Energieheld / youtube.com

In diesem Energieheld-Whiteboard informieren wir über die Funktionsweise, die Kosten* und die Förderungen einer Photovoltaik-Anlage. *ACHTUNG: Wir beziehen uns in den Energieheld-Whiteboards stets auf durchschnittliche Werte für ein bereits bestehendes Ein- bzw. Mehrfamilienhaus. Alle Zahlen und Kosten sind als ungefähre Näherungswerte zu verstehen.

Als Laie fragt man sich natürlich, ob die Installation einer Photovoltaik-Anlage auf dem eigenen Dach überhaupt möglich ist. Ein Experte wird Ihnen vor Ort recht schnell sagen können, ob die Traglast und Dacheindeckung für eine PV-Anlage geeignet sind. Das gilt auch für Solardachziegel. Über jährliche Sonnenstunden und die Dachausrichtung müssen Sie sich heutzutage nicht mehr allzu viele Gedanken machen.

Selbstverständlich darf die Anlage nicht den ganzen Tag im Schatten stehen, aber mit Hinblick auf den immer wichtiger werdenden Eigenverbrauch ist auch die klassische Südausrichtung mit 33 Grad Dachneigung nicht mehr das Nonplusultra. Wenn Sie bei Energieheld ein kostenloses Angebot einholen, dann kann Ihnen ein Fachmann vor Ort ganz unverbindlich aufzeigen, ob und welche Photovoltaik-Anlage für Ihr Eigenheim in Frage kommt.

Nun kann man viel über die theoretischen Vorteile einer Photovoltaik-Anlage diskutieren, aber am Ende sind die Kosten eben doch das Wichtigste für Eigenheimbesitzer - zurecht natürlich! Wie sehen also die echten Kosten aus?

Tatsächlich ist es so, dass der Kauf einer Photovoltaik-Anlage fast immer hochgradig wirtschaftlich ist. Bei Kosten zwischen 7.000 und 12.000 Euro liegt die Amortisationszeit meist bei 10 bis 15 Jahren. Die Dachausrichtung hat dabei nur wenig Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit.

Kosten für Anschaffung und Einbau

Die Kosten für eine Photovoltaik-Anlage setzen sich aus den Solar-Panelen, dem Wechselrichter und der Montage inklusive Zubehör zusammen. Pro Einfamilienhaus werden meist 3 bis 5, teilweise auch bis zu 10 Kilowatt-Peak installiert. Insgesamt sollten Sie mit rund 1.400 Euro pro Kilowatt-Peak rechnen (inklusive Einbau etc.). Ein Stromspeicher kostet zusätzlich 7.000 bis 10.000 Euro.

Laufende Kosten bei Photovoltaik

Die laufenden Kosten einer Photovoltaik-Anlage setzen sich aus Kosten für Wartung und Reinigung sowie den Kosten für eine Versicherung gegen Sturmschaden und Hagelschaden zusammen. In der Regel kann man für diese Kosten 1 bis 2 Prozent der Anschaffungskosten der Anlage als Berechnungsgrundlage veranschlagen.

Bei 8.400 Euro wären das also 84 bis 170 Euro pro Jahr. Darin ist dann aber auch schon ein neuer Wechselrichter enthalten (hochbelastetes Bauteil). Hat man zusätzlich einen Stromspeicher, muss der natürlich auch gewartet werden. Dann steigen die Kosten auf maximal 220 Euro jährlich.

Förderung und Einspeisevergütung

Für die Anschaffung einer Photovoltaik-Anlage gibt es keine direkte Förderung für den Kauf. Das Programm KfW 270 der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) stellt zwar einen zinsgünstigen Kredit zur Anschaffung einer Photovoltaik-Anlage zur Verfügung. Der sonst bei Krediten der KfW übliche Tilgungszuschuss entfällt hier jedoch.

Als Alternative gibt es aber die Einspeisevergütung, die dem Anlagenbesitzer für 20 Jahre einen festgelegten Preis pro eingespeister Kilowattstunde garantiert. Dieser liegt derzeit (Stand 2020) bei ungefähr 9,17 Cent pro Kilowattstunde. Im Gegensatz zu früher ist das zwar recht wenig, aber gleichzeitig ist auch der Strompreis gestiegen, was einen erhöhten Eigenverbrauch des PV-Stroms begünstigt.

Wann sich die Anschaffung einer Photovoltaik-Anlage rentiert, hängt stark von ihrer Dimensionierung und ihrer Einbindung in den Haushalt und das Stromnetz ab. Hier sind verschiedene Szenarien möglich.

Vollkommen autark sollte man mit einer Photovoltaik-Anlage jedoch nicht sein, da die Anschaffungskosten sonst in keinem Verhältnis zu den späteren Einsparungen stehen - vom Platzbedarf einmal abgesehen.

Dazu kommt noch die stetig sinkende Einspeisevergütung, die den Photovoltaik-Markt im Privatbereich eher in Richtung Eigenverbrauch schiebt. Stromspeicher werden dabei immer interessanter, aber sind aktuell nur knapp wirtschaftlich.

Wie groß sollte eine Photovoltaik-Anlage sein?

Für einen normalen Haushalt mit 140 Quadratmetern Wohnfläche, 4 Personen und einem jährlichem Strombedarf von circa 4.500 Kilowattstunden sollte die PV-Anlage ungefähr 6 Kilowatt-Peak (kWp) haben, was wiederum ca. 36 Quadratmetern Dachfläche entspricht. Bis 10 Kilowatt-Peak darf man die Größe auch durchaus steigern, wenn die höheren Kosten der Anschaffung kein Problem sind. Bis zu dieser Größe sinkt auch die Amortisationszeit in der Regel noch deutlich stärker.

Mehr Leistung ist jedoch nicht sinnvoll, da auch die Einspeisevergütung weiter sinkt, sobald die Anlage mehr als 10 Kilowatt-Peak Leistung hat. Außerdem gilt man dann als Unternehmer und muss Umsatzsteuer sowohl auf den verbrauchten, als auch auf den eingespeisten Strom bezahlen.

Wie viel Strom gewinnt eine PV-Anlage pro Jahr?

Pro Kilowatt-Peak sollten Sie mit etwa 900 Kilowattstunden Strom rechnen, aber in einem Rekordsommer wie 2018 auch mit deutlich mehr. Aufgrund ganz praktischer Begebenheiten sind davon jedoch meist nur etwa 30 Prozent im Eigenheim nutzbar, weil ideale Verbrauchszeiten und Vermeidung von Spitzenlasten (z. B. Waschmaschine, Trockner und TV gleichzeitig) selten mit der eigenen Berufstätigkeit vereinbar sind.

Die übrigen 70 Prozent der 900 Kilowattstunden werden gegen eine Vergütung ins Netz eingespeist. Höhere Eigenverbrauchswerte werden ohne Stromspeicher eigentlich nur im Gewerbe oder mit einer Wärmepumpe erzielt.

Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage

Um wirklich eine Aussage über die Rentabilität einer Photovoltaik-Anlage machen zu können, muss man kurz auf die verschiedenen möglichen Szenarien eingehen. Eine normale PV-Anlage von 5 bis 10 Kilowatt-Peak amortisiert sich in einem 4-Personen-Haushalt mit 140 Quadratmetern bei einem jährlichen Strombedarf von 4.500 Kilowattstunden gegenüber einem Haus ohne PV-Anlage gewöhnlich nach ca. 12 Jahren.

Hier gibt es jedoch eine ganze Reihe von Rahmenbedingungen, die diesen Zeitraum verlängern, aber auch deutlich verkürzen können. Wer zum Beispiel den eigenen Strombedarf sehr diszipliniert beeinflusst, kann auf eine sehr kleine Anlage zurückgreifen und auch ohne Stromspeicher hohe Eigenverbrauchswerte erzielen. Auch die Nutzung im Gewerbe oder zusammen mit einer Wärmepumpe kann sich sehr positiv auf die Gesamtbilanz auswirken.

Da die Photovoltaik-Anlage in der Praxis nur Strom produziert, wenn die Sonne scheint - also tagsüber -, die erzeugte Energie aber meist abends benötigt wird, scheinen die Anschaffung eines Stromspeichers und die Einbindung in die Anlagenkombination aus PV und Wärmepumpe sinnvolle Investitionen zu sein.

Zumal das in Zeiten steigender Strompreise mehr Autarkie und damit mehr Unabhängigkeit von den Stromanbietern verspricht und die Stromgewinnung über eine Photovoltaik-Anlage emissionsfrei und damit sehr umweltfreundlich ist. In der Realität sind Stromspeicher jedoch einfach noch zu teuer, um wirklich Geld sparen zu können.

Der Umwelt tun Sie natürlich trotzdem einen Gefallen, aber wirtschaftlich ist es eher ein Nullsummenspiel. Nur weil man etwas selbst in die Hand nimmt, ist es nicht automatisch günstiger als der Einkauf bei externen Anbietern. So verhält es sich mit allen Produkten in unserem Alltag.

Eine Photovoltaik-Anlage lässt sich mit einer Vielzahl anderer Technologien kombinieren. Sie sollten allerdings nicht glauben, dass zum Beispiel Solarstrom in Verbindung mit Elektroheizungen ein Perpetuum mobile bildet und all unsere Energiefragen löst.

Dennoch kann zum Beispiel eine Kombination aus Photovoltaik und Wärmepumpe enorm wirtschaftlich sein. Auch ein Elektroauto kann in diese Überlegungen eingebunden werden. Insgesamt müssen die Zyklen der einzelnen Systeme aber besonders in wirtschaftlicher Hinsicht aufeinander abgestimmt sein. Das gilt vor allem für die Aufladung des Elektroautos mit Strom aus der eigenen Photovoltaik-Anlage.

Das Elektroauto steht nämlich meist gar nicht zu Hause, wenn gerade sehr viel Solarstrom gewonnen wird und ein riesiger Stromspeicher macht das Ganze nicht gerade günstiger. Wer aber zusammen mit Experten ausgiebig plant, kann die Photovoltaik besonders im Neubau mit vielen anderen Technologien kombinieren. Die Investitionen sind anfangs natürlich recht hoch, aber im direkten Vergleich mit alternativen Lösungen sparen Sie auf 25 bis 30 Jahre gerechnet trotzdem enorm viel Geld und CO₂ ein.

Die Öko-Bilanz einer Photovoltaik-Anlage kann man wohl mit Recht als überaus positiv bewerten. Die Photovoltaik ersetzt zusammen mit der Windkraft und der Wasserkraft in immer größerem Ausmaß die Stromproduktion aus fossilen Energieträgern und hilft somit, den CO2-Ausstoß zu reduzieren.

Im Jahr 2017 haben die erneuerbaren Energien im Bereich der Strombranche 135 Millionen Tonnen CO2 eingespart. Davon hat die Photovoltaik rund 24 Millionen Tonnen eingespart, was knapp 14 Prozent der gesamten Einsparungen in diesem Energiesektor entspricht. Außerdem erzeugt eine Photovoltaik-Anlage bis zu 14 mal mehr Strom als ihre Herstellung verbraucht hat (energetische Amortisation).

Recycling von Photovoltaik-Anlagen

Ein weiterer Vorteil der Photovoltaik ist die Tatsache, dass 95 Prozent des Moduls problemlos recycelt werden können. Lediglich 5 Prozent eines Moduls müssen fachgerecht entsorgt werden. Der Rest steht der Verwendung für neue Module zur Verfügung.

Zu den problematischen Bestandteilen von PV-Modulen gehören unter anderem Cadmium und Blei. Diese können neueren Studien zufolge unter bestimmten Umständen von (Regen-)Wasser ausgewaschen werden und so in die Umwelt gelangen. Allerdings ist das recht unwahrscheinlich, denn in den Tests, die der Studie zugrunde liegen, wurden die Module zu kleinsten Teilchen zermahlen.

Eine Beschädigung etwa durch Hagelschlag führt dagegen nicht zu derartigen Auswaschungen. Da defekte oder alte Module ohnehin seit 2012 per Gesetz recycelt werden müssen, stellen die schädlichen Bestandteile von PV-Modulen aber auch kein unlösbares Problem dar. In neueren PV-Modulen kommen Blei und Cadmium ohnehin nicht mehr zum Einsatz. Sie werden z. B. durch bleifreien Lötzinn ersetzt.