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Warum installieren immer mehr Hausbesitzer eine Photovoltaikanlage? 10 Vorteile einer Photovoltaikanlage!

Photovoltaikanlagen wurden zu Beginn vorwiegend in der Raumfahrt genutzt. Heute gehört der Solarstrom zum Alltag: Solarhandys, solare Beleuchtung, Parkuhren mit Solarmodul, Solarstromanlagen auf Dächern und an Fassaden bis hin zu den großen Freiflächen-Solarparks. Entgegen aller Bedenken und Fehleinschätzungen von Energiewirtschaft und Politik wächst die Solarstromerzeugung. Immer mehr Energieverbraucher entschließen sich zum Energieerzeuger zu werden und bauen sich Photovoltaikanlagen auf ihr Dach.

https://www.youtube.com/watch?v=u6VbCb76yFE&index=2&list=PLacoV5AHY5NKd6yj-zlv_FrlchQj6kTog

Photovoltaik-Vorteil 1: Umweltschutz

Die Tschernobyl-Katastrophe verstrahlte weite Teile der Ukraine (© Wikipedia)

Der Strom aus der Sonne ist im Gegensatz zu fossilen Energieträgern unbegrenzt verfügbar - ein riesen Vorteil der Photovoltaik und anderen erneuerbaren Energieträgern.

Photovoltaikanlagen arbeiten wirklich umweltfreundlich: es kommt dabei zu keinerlei Freisetzen von Feinstaub wie zum Beispiel Rußpartikeln oder dem Treibhausgas CO2.

Zum Vergleich: aus konventionellen Kraftwerken steigen dicke Rauchschwaden auf. Ganz zu schweigen von Katastrophen: selbst über 20 Jahre nach dem Reaktorunfall von Tschernobyl sind immer noch weite Teile der Ukraine durch den Super-GAU nicht bewohnbar.

Der Klimaschutz erfordert den Umbau der Energiewirtschaft. Der einzige Weg, den Klimawandel zu stoppen, die Energiepreise bezahlbar zu halten und die teuren Importe fossiler Energieträger zu beenden, ist der Ausbau heimischer erneuerbarer Energien wie die der Nutzung von Sonnenenergie in Photovoltaikanlagen.

Energie wird zwar bei der Herstellung der PV-Anlage benötigt, innerhalb von 1,5-2 Jahren hat sie aber bereits die gleiche Menge selbst erzeugt.

Noch werden drei Viertel der Energie - Erdgas, Erdöl, Uran - nach Deutschland importiert. In nur wenigen Jahrzehnten könnten die erneuerbaren Energieträger jedoch unsere gesamte Energieversorgung vollständig übernehmen.

Tony Seba von der Stansford Universität erklärt, warum es realistisch ist in der Solarindustrie in 20 Jahren einen globalen Wandel zu erwarten:

https://www.youtube.com/watch?v=CnAYeVOUlOQ&list=PLaopqYoovszVQ6LNisazpCPC9UAZAE1rO

Siehe auch: http://tonyseba.com/portfolio-item/clean-disruption-of-energy-transportation/

Die Struktur der Stromversorgung mit einem grünen Energiemix wird aber anders sein, als von den konventionellen Kraftwerken gewohnt. „Dezentralisierung“ heißt das Stichwort. Anders als das zentrale Großkraftwerk mit langen Überlandleitungen rückt die Stromversorgung der Zukunft in die Nähe des Verbrauchers. 

Viele kleine Kombi-Kraftwerke werden den Strombedarf decken. Unterstützt werden sie von Haushalten, die selbst den Strom erzeugen, den sie verbrauchen. Photovoltaikanlagen stellen hier einen wichtigen Baustein dar - Das sogenannte „Nullenergiehaus“ mag in Europa in den nächsten zehn Jahren zur Pflicht für jeden Neubau werden.

Dies kann nur mit einer stromerzeugenden Heizung (Mini-KWK-Anlage) oder mit der Solarstrom-Anlage auf dem Dach technisch umgesetzt werden. Nullenergiehäuser und Plusenergiehäuser mit integrierter Photovoltaikanlage werden schon heute gebaut und in Zukunft noch preiswerter sein.

"Solaranlagen schützen die Umwelt" ... hört man oft. Aber stimmt das überhaupt?

Solarsysteme und der anthropogene Treibhauseffekt

Uns allen ist der "anthropogene Treibhauseffekt" ein sehr bekannter Begriff: Die Wissenschaft warnt vor gravierenden Klimaveränderung in den nächsten Jahrzehnten - das Abschmelzen der Pole, steigender Meeresspiegel, Schlammlawinen und zunehmend starke Stürme - sind nur einige der wahrscheinlich zu erwartenden Probleme.

anthropogen aus dem Griechischen = von Menschen gemacht, von Menschen verursacht, von Menschen geformt; diverse Wirkungen des Menschen in der Natur zum Beispiel Geomorphologie, Ökologie & Geobotanik werden als anthropogen bezeichnet

Hauptursache für diese Klimaveränderung ist die Anreicherung der Atmosphäre mit Gasen, die den Treibhauseffekt verstärken. Hierzu gehören hauptsächlich CH4 (Methan) und CO2 (Kohlendioxid). Kohlendioxid trägt ca. 9-26 % zum Treibhauseffekt bei, Methan ca. 4-9 %. Der Gehalt von CO2 in der Atmosphäre ist seit Beginn der Industrialisierung stark gestiegen (um ca. 27%).

Über 30% der CO2-Emission in der EU stammen aus der Erzeugung von Elektrizität.

Was sind die Vorteile der Solarsysteme?

Solarenergie spart CO2

Solarsysteme benötigen keine Kohle, Gas oder Strom, bei deren Verbrennung Unmengen an CO2 frei werden (~1kg / kWh). In 10 Jahren spart eine Anlage zur Gewinnung von Solarenergie pro kWp ca. 5 Tonnen CO2 ein. Außerdem spart die Solartechnik den Transport von fossilen Brennstoffen wie (Öl oder Kohle). Der Transport verursacht nämlich ebenfalls CO2 durch Autos, Bahn und Schiffe.

Verbraucht die Herstellung von Solarzellen nicht Unmengen an Strom?

solarstrom über solarmodule

Nein. Diese veraltete Ansicht hält sich zwar hartnäckig, stimmt aber nicht. Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt deutlich mehr Energie, als für die Herstellung benötigt wird. Laut dem Institut für Elektrische Energietechnik der TU Berlin erzeugen Solarzellen in ihrem Lebenszyklus zwischen 6- bis 14-mal so viel Energie, wie bei deren Produktion verbraucht wird. Fazit: Strom aus Solarsystemen erspart der Atmosphäre im Vergleich zur Normalstromerzeugung fast 90 Prozent der schädlichen Emmissionen. Die CO2-Bilanz der Photovoltaik ist positiv.

Solarenergie ist also umweltfreundlich!

Recycling-Symbol auf Photovoltaikanlage

Wie sieht es mit dem Recycling von Altmodulen aus?

Natürlich würden Solarmodule, die nicht mehr funktionieren, die Umwelt belasten. Allerdings wurde hier eine gute Lösung gefunden. Fast alle europäischen Hersteller haben sich freiwillig verpflichtet Altmodule zurückzunehmen und zu recyclen. So können bis zu 95% des Materials wieder verwertet werden. Und das ist nicht einmal ein Nachteil für die Unternehmen: denn für die Herstellung aus einem ausgedienten Modul wird erheblich weniger Energie benötigt, als man für die komplette Neuherstellung bräuchte.

Was ist Photovoltaik? Und wie erhalten wir Solarstrom?

Bei der Photovoltaik (oder Fotovoltaik nach der neuen Rechtschreibung) wird Solarenergie, also Sonnenlicht, direkt in elektrische Energie umgewandelt, den Solarstrom. Die Bezeichnung Photovoltaik kommt vom den griechischen Worten "Photos" – was Licht bedeutet – und "Volta" – nach Alessandro Volta, dem Erfinder der Batterie.

Definition "Photovoltaik":
Photovoltaik bezeichnet die Umwandlung von Sonnenlicht in Strom

Die Photovoltaik ist so eine Sparte aus der umfassenderen Solartechnik. Solartechnik schließt alle technischen Nutzungen von Solarenergie ein. Andere Teilbereiche sind zum Beispiel die Solarthermie und der Solar-Stirling - ein Motor, der Solarenergie in mechanische Energie umwandelt. 

Die Erzeugung von Solarstrom geschieht über kleine Solarzellen, die zu einem Solarmodul zusammengefasst werden. Je mehr Licht auf das Modul fällt, um so mehr Photovoltaik-Strom fließt.

Das Solarmodul produziert Gleichstrom. Dieser wird entweder direkt genutzt, also beispielsweise in Batterien gespeichert oder in Wechselstrom umgewandelt wird, damit man den Solarstrom in das öffentliche Stromnetz einspeisen kann.

Photovoltaik-Vorteil 2: Geräuschlose Stromerzeugung

Das Umwandeln von Sonnenenergie in Strom geschieht komplett geräuschlos - dieser Umstand ist nicht einmal im Bereich der erneuerbaren Energien selbstverständlich. Bei Windrädern beispielsweise wird nämlich genau das öfter moniert: die Rotorblätter sind während des Betriebs ziemlich laut. Selbst ein Blockheizkraftwerk produziert eine gewisse Menge Lärm.

Solarenergie ist die Grundlage allen Lebens

Photosynthese: in den grünen Blättern der Pflanzen wird durch Solarenergie Kohlendioxid in Sauerstoff umgewandelt

Sonnenstrahlen enthalten unbeschreiblich viel Energie, die sogenannte Solarenergie. Diese Solarenergie wird in der Natur auf vielfältige Weise genutzt: sie erwärmt die Erdoberfläche und das macht die Erde überhaupt erst bewohnbar.

Dabei ist die Position der Erde in unserem Sonnensystem perfekt:

  • wäre unser blauer Planet nur wenig näher an der Sonne, würden wir verbrennen;
  • wären wir etwas weiter weg, würden wir erfrieren.
  • Aber auch die Sonne selbst hat die genau die perfekte Größe und liefert genaue die richtige Menge Solarenergie.

Die Solarenergie bewirkt einen einzigartigen Prozess: die Photosynthese. Menschen und Tiere atmen ununterbrochen Kohlendioxid (CO2) aus, was letztlich zum Tod aller Lebewesen auf diesem Planeten führen würde.

Allerdings nehmen die Pflanzen das CO2 auf und die Blätter verwandeln es mit Hilfe der Solarenergie in Sauerstoff, welchen wir wiederum einatmen. So macht das Sonnenlicht die Existenz von Pflanzen, Tieren und Menschen überhaupt erst möglich. Nebenbei: das Wort "Photosynthese" kommt aus dem alt-griechischen und bedeutet sinngemäß "Zusammensetzen durch Licht".

  • Biomasse, Wind, Wasserkraft und oberflächennahe Erdwärme sind alles Produkte der Sonne.
  • Brennstoffe wie Holz, Pellets oder Pflanzenöl stammen ebenfalls aus der, in den Pflanzen gespeicherten, Solarenergie.
  • Wind entsteht durch die solare Erwärmung von Luftschichten und der Wasserkreislauf der Erde wird von der Solarenergie angetrieben.

Photovoltaik-Vorteil 3: Wertsteigerung des Hauses

Mit einer Solaranlage auf dem Dach erhöht sich der Wert Ihrer Immobilie bei Verkauf oder Vermietung. Insbesondere beim Verkauf ist nicht nur der Wert der Photovoltaikanlage an sich zu berücksichtigen, sondern auch die voraussichtliche Einnahme durch Stromerzeugung.

Photovoltaik-Vorteil 4: Satte Rendite

Dank der Vergütung nach dem EEG haben Sie eine sichere Einnahmequelle, die Ihnen auf 20 Jahre garantiert ist. Der Solarstrom-Eigenverbrauch bringt noch mehr ein. Die Rendite ist wahrscheinlich der größte Vorteil der Photovoltaik und für die meisten Käufer das Hauptargument.

Photovoltaik-Vorteil 5: Unabhängig von Stromkonzernen & Preisen

Der solar erzeugte Strom kann durch Eigenverbrauch direkt im Haus genutzt werden. Für jede selbst verbrauchte Kilowattstunde Strom spart sich der Betreiber den Zukauf von Strom vom Versorger.

Je mehr der Strompreis steigt, desto mehr lohnt sich die Photovoltaik.

Ein weiterer großer Vorteil: die Preise für Stromspeicher sinken stetig, dadurch ist in einigen Jahren ein wirtschaftlicher Betrieb solcher Solar-Akkus möglich und der Photovoltaikanlagen-Besitzer wird über Strompreiserhöhungen lachen können.

Strompreis-Entwicklung 2004 bis 2014 und voraussichtliche Strompreis-Entwicklung bis 2025

Ausreichend Sonne ist vorhanden!

Die Sonnenstrahlung in Deutschland reicht für den wirtschaftlichen Betrieb einer Photovoltaikanlage. Warum kann man das sagen?

Deutschland und sonnig? Das scheint ein Widerspruch zu sein. Nicht ohne Grund verschlägt es viele Deutsche in Ihrem Urlaub in wärmere und sonnigere Gegenden der Erde.

Und dennoch reicht die Solarenergie in Deutschland für die effektive Gewinnung von Solarstrom aus Photovoltaikanlagen. Denn auch diffuses Licht - also gestreutes und durch Wolken scheinendes Licht - sorgt in Solarzellen für Stromproduktion, da die Solarmodule auf unsere klimatischen Bedingungen ausgelegt sind.

Natürlich ist die Ausbeute geringer als bei solarer Direkteinstrahlung. Direkt- und Diffusstrahlung wird allgemein als Globalstrahlung bezeichnet.

Globalstrahlung setzt sich aus der direkten und diffusen Strahlung zusammen

Allerdings reicht die Globalstrahlung allein nicht aus. Um möglichst viel Direktstrahlung zu erhalten ist die optimale Ausrichtung der Photovoltaik-Module zur Sonne entscheidend für einen wirtschaftlichen Betrieb. Ideal ist eine Süd- oder Süd-West-Ausrichtung der Solarmodule und ein Neigungswinkel von 30 bis 45 Grad. Dann treffen die Sonnenstrahlen möglichst oft im Jahr ziemlich genau senkrecht - also im 90 Grad Winkel - auf die Module.

Scheune mit Photovoltaikanlage

Wie viel Sonnenstrahlung gibt es denn in Deutschland?

Die Werte der Globalstrahlung ändern sich im Tagesverlauf und nach Jahreszeit: Mit dem Stand der Sonne ist sie mittags stärker als morgens und abends, und im Sommer stärker als im Winter. In Deutschland überwiegt die diffuse Solarstrahlung, das Strahlungsangebot liegt zwischen 900 in Nord-Ost-Deutschland und 1.200 kWh/m² in Süddeutschland in einem Jahr. Bei schlechtem Wetter können noch bis zu 200 W/m² von der Photovoltaikanlage genutzt werden.

strahlungskarte1981_2000

In Deutschland rechnet man im Jahr mit ca. 1.000 kWh/m² - trotz unseres oftmals grau verhangenem Wetters. Ungefähr 50 bis 60% des Jahres wird nur diffuse Strahlung durch die Wolkendecke auf Ihre Solarzellen fallen.

Die Solarstrahlungsdaten sind die Grundlage für Auslegung und Ertragsberechnung ihrer Solaranlage. Der Ertrag der Sonnenstromernte ist vom Standort der Solaranlage abhängig. In Süddeutschland werden die größten Solar-Erträge erzielt.

  • Zwischen 1981 bis 1990 wurde in Bonn eine jährliche Globalstrahlung von 953,
  • in Berlin von 971, in Stuttgart von 1.083
  • und auf der Zugspitze von 1.364 kWh/m² gemessen.

Der Wirkungsgrad einer PV-Anlage wird unter genormten Laborbedingungen ermittelt. Davon weicht der tatsächliche Ertrag aber ab, was man dann Performance Ratio nennt.

Von einer Soll-Nutzungsrate von 100%, kann die Photovoltaik-Anlage 75% bis 90% nutzen.

Der Wert der Globalstrahlung für einen bestimmten Wohnort gibt also nicht an, wie viel Kilowatt-Solarstrom ich pro Quadratmeter aus einer Photovoltaikanlage herausholen kann. Aus einem Globalstrahlungswert von 1.000 kWh pro m2 holt mein Modul wahrscheinlich um 850 kWh Strom pro Jahr heraus.

Photovoltaik-Vorteil 6: Einfache Technik

Photovoltaik-Anlagen sind unkomplizierte Kleinkraftwerke, die jeder Bauherr auf dem eigenen Haus errichten und betreiben kann. Es ist kein großer Umbau erforderlich, denn Solaranlagen können in die bestehende Haustechnik integriert werden.

Stromerzeugung mit Photovoltaikanlagen ist einfach

Photovoltaikanlage im Detail

Noch nie lebten Menschen so komfortabel wie heute. Unseren bequemen Alltag haben wir der Erfindung des elektrischen Stroms zu verdanken. Er ist in unserer modernen Welt unverzichtbar geworden: Telefonieren, PC, Heizung und Freizeitelektronik sind nur einige Beispiele für Technik, die nicht ohne Strom auskommt. 

Doch erst seit dem Ende des 19. Jahrhunderts wird überhaupt Elektrizität genutzt. Seither erzeugen Kraftwerke diese Elektroenergie. Dort wandelt ein Generator die Energie, die beim Verbrennen von Rohstoffen entsteht, in elektrischen Strom um. Die klassischen Energiequellen der Kraftwerke sind Erdgas, Erdöl, Kohle oder Atomkraft. Bisher schaffen es die Kraftwerke, mit fossilen Brennstoffen ausreichend Strom zu erzeugen.

Doch in unserem 21. Jahrhundert zeichnet sich ein unumkehrbarer Trend ab:

Durch den hohen Stromverbrauch im zurückliegenden Jahrhundert gibt es nicht mehr ausreichend fossile Brennstoffe für den Strombedarf der nächsten Generationen. Durch das Verknappen von Kohle, Erdgas und Erdöl wird die Förderung immer teurer.

Die Folge ist, dass die Energiepreise steigen und die Abhängigkeit von den Öl- und Gasförderländern immer größer wird.

Die rasch anwachsende Weltbevölkerung und die Entwicklung ehemaliger Schwellenländer zu Industrienationen mit hohem Energieverbrauch wie zum Beispiel China und Indien, verschärfen den Energiekonflikt weiter. Alternativen werden benötigt und Photovoltaikanlagen tragen zum Umdenken bei. Auch die Kernenergie kann den Energiehunger unserer Welt nicht auf Ewig stillen. Der Rohstoff Uran für die Kernspaltung ist ein fossiler Bodenschatz und nicht unendlich verfügbar. Zusätzlich: im Vergleich zu anderen Kraftwerkstechniken gilt die Atomkraft als potenziell gefährlich. In Deutschland gibt es nach Jahrzehnten noch keine Lösung für die Endlagerung des radioaktiven Abfalls aus den Kernkraftwerken.

Photovoltaik-Vorteil 7: Versorgungssicherheit

In sonnenarmen Zeiten erhalten Sie trotzdem Strom und zwar über das öffentliche Netz aus anderen Kraftwerken. Auch im Falle einer Betriebsstörung Ihrer Anlage ist die Versorgung mit Elektrizität gesichert. Für die Zeit, in der die Photovoltaikanlage nicht in Betrieb ist, wird einfach kein Strom mehr erzeugt und damit keine Leistung ins Netz eingespeist.

Aber: sollte mal das Stromnetz zusammenbrechen, hat der Besitzer einer Photovoltaikanlage - zumindest tagsüber - immer noch Strom.

Die Menge installierter PV-Anlagen spricht Bände

Um die Menge der Photovoltaik anzugeben, summiert man die Nennleistung aller installierter Photovoltaikanlagen. Bis Ende 2013 wurden weltweit bereits rund 140 Gigawatt (GW) installiert. Mit 35 GW installierter Leistung in Deutschland produzieren wir ein Viertel der weltweiten Produktion.

Diagramm: Vergleich zwischen Deutschland und dem weltweiten Zubau an Photovoltaikleistung gemessen in GWp

Photovoltaikanlagen lohnen sich auch in Deutschland

https://www.youtube.com/watch?v=UUc7naa7Wc0&index=4&list=PLacoV5AHY5NKd6yj-zlv_FrlchQj6kTog

Wie viel leisten alle deutschen Photovoltaikanlagen zusammen?

In den vergangen Jahren übertraf der jährliche Photovoltaik-Zubau - also die Leistung aller neu installierten PV-Anlagen innerhalb eines Jahres - jeweils das Vorjahr. Dieser Trend wurde erstmals 2012 gebremst und seit 2013 ist der jährliche Zubau sogar rückläufig. So wurden in den Jahren 2010, 2011 und 2012 jeweils über 7 GWp Photovoltaik-Leistung in Deutschland installiert. In 2013 waren es nur noch 3 GWp.

Dennoch liegt Deutschland in der installierten Photovoltaik-Leistung weit vorn. Ziemlich genau ein Viertel der weltweiten Photovoltaik-Leistung wurde in Deutschland installiert. Die deutsche Photovoltaik-Leistung bedeutete im Jahr 2013, dass 5,8% des Netto-Stromverbrauchs aus Solarenergie gewonnen werden konnte.

Photovoltaik-Leistung Deutschland und weltweit

Photovoltaik-Vorteil 8: Kaum Wartungsbedarf

Schwarze Photovoltaikmodule auf glatten Dachpfannen vor sonnigem Himmel

Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt vollautomatisch Strom. Hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer sorgen für einen störungs- und wartungsfreien Betrieb. Auf einige Teile einer Photovoltaik-Anlage gibt es unter Umständen sogar über 20 Jahre Garantie.

Kleiner Wermutstropfen: der Wechselrichter macht nach einigen Jahren schlapp und muss leider ausgewechselt werden. Ein guter Solarteur wird dies aber bereits in der Renditeberechnung berücksichtigt haben.

Photovoltaik-Vorteil 9: Modularer Aufbau

Ein weiterer Vorteil von Photovoltaikanlagen ist, dass klein begonnen werden kann, so dass man nur wenig Solarmodule benötigt, und später verhältnismäßig einfach um weitere Solarmodule ergänzt werden.

Photovoltaik-Vorteil 10: Energiespeicher zur Optimierung

Da die eingespeiste Elektrizität sofort im Netz verbraucht wird, benötigen Sie keine teuren Stromspeicherakkus (Ausnahme: Inselanlagen). Dennoch werden Energiespeicher schon in wenigen Jahren einen zweiten Solarboom auslösen. Denn viele bestehende PV-Anlagen werden um einen Solar-Akku ergänzt werden und Neu-Anlagen werden direkt mit Batterie verbaut. Solche Energiespeicher machen die Photovoltaikanlagen noch rentabler.

Contact Person Autor des Artikels: Jascha Schmitz - Redakteur der Umweltportale: Solaranlagen-portal.de | Ihr-BHKW.de | Ihre-Waermepumpe.de | klaeranlagen-vergleich.de