Die Schweiz hat beschlossen, auf erneuerbare Energien zu setzen: Solarzellen und Windräder statt Kernkraftwerke. Während Windkraft auf einen zunehmenden Widerstand bei der Bevölkerung stösst, gewinnt die Photovoltaik an Bedeutung. Höchste Zeit also, sich die Photovoltaik näher anzuschauen und sich Gedanken über die mögliche Nutzung zu machen.
Photovoltaik-Anlagen: Die häufigsten Typen
Dachanlagen
Für private Hausbesitzer besonders interessant sind Solarzellen-Dachanlagen. Sie sind relativ unkompliziert in der Planung und dem Bau. Zudem wurde die Bewilligungspraxis für Dachanlagen in der Schweiz gelockert.
Insellösungen
Man sieht sie immer häufiger: Kleine Solarpanels auf Ampeln, Verkehrstafeln, Skiliften, Lawinenverbauungen, aber auch auf kleinen Hütten und Campingwagen.Die Fachleute nennen dies «Insellösungen». Dank dem Sonnenstrom können kleinere Einrichtungen autark betrieben werden, d.h. sie benötigen keinen Stromanschluss mehr. Allerdings liefern diese Solarpanels einen Niedervolt-Gleichstrom, zum Beispiel 12 Volt (analog einer Autobatterie). Entsprechend müssen die elektrischen Geräte auf diese Stromzufuhr ausgelegt sein.
Fassaden-Anlagen
Selbstverständlich können auch Hausfassaden mit Photovoltaik-Modulen ausgerüstet werden. Allerdings verändert dies das Aussehen des Gebäudes massiv, weshalb eine Baubewilligung erforderlich ist. Heutzutage gibt es auch farbige Solarmodule, die eine ästhetische Fassadengestaltung ermöglichen. Selbst weisse Solarzellen sind erhältlich! Fortschrittliche Architekten und Bauherren planen Solarzellen gleich von Anfang an ein und nutzen sie gezielt als optische Gestaltungselemente.
Freiflächenanlagen
In Deutschland häufiger als in der Schweiz anzutreffen sind grosse «Solarfarmen», sogenannte Photovoltaik-Freiflächenanlagen. Diese nehmen mehrere tausend Quadratmeter in Anspruch und liefern Strom für viele Haushalte. Wegen des begrenzten Platzes sind Freiflächenanlagen bei uns weniger beliebt. Eigentlich zu Unrecht: Denn diese Anlagen können ein brach liegendes Stück Industrieland aufwerten und bei entsprechender Bewirtschaftung sogar ein kleines Ökosystem für Pflanzen und Tiere schaffen. Eine Studie des deutschen Bundesverbands Neue Energiewirtschaft (ene) weist nach, dass Photovoltaik-Freiflächenanlage die Artenvielfalt in Flora und Fauna fördern kann.
Der Traum des Sonnenkraftwerks auf dem Hausdach
Warum nicht die Dachfläche für die Gewinnung von Sonnenenergie nutzen? Davon profitiert der Hausbesitzer gleich in dreifacher Hinsicht:
1. Strom ist bares Geld. Man kann ihn selbst verbrau- chen oder ins Netz einspeisen und die Vergütung ein- kassieren.
2. Solarstrom ist erneuerbare Energie. Damit leistet man einen Beitrag zum Klimaschutz.
3. Solarzellen tragen zur Beschattung bei. Indem sie Sonnenlicht absorbieren, helfen sie, das Haus kühl zu halten.
Was es braucht, um eine eigene Solaranlage auf dem Dach zu installieren, erfahren Sie nachfolgend.
Was leistet eine Solaranlage auf meinem Dach?
Ein typischer Haushalt verbraucht ungefähr 4’500 kWh pro Jahr. Dazu benötigt man eine Photovoltaikfläche von rund 30 Quadratmetern und eine Anlage mit 8-10 kWp Leistung. Zu beachten ist die Sonneneinstrahlung. Auskunft über die durchschnittliche Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort finden Sie zum Beispiel bei swissolar.ch.
Baubewilligung? Jein!
Für eine Solaranlage benötigen Sie keine Baubewilligung – sofern die Anlage «genügend angepasst» ist. Was heisst dies konkret? Das steht in der Raumplanungsverordnung:
- Die Solarmodule müssen eine kompakte Fläche bilden.
- Die Solarmodule dürfen nicht mehr als 20 cm Abstand von der Dachfläche haben.
- Es darf sich nicht um ein Kulturdenkmal handeln. Für solche gilt nach wie vor die Bewilligungspflicht.
Die Anlage muss aber vor Baubeginn der Baubewilligungsbehörde gemeldet werden (Meldepflicht).
Die kantonalen Richtlinien sind ebenfalls zu beachten. Kantone dürfen Dachanlagen zwar nicht verbieten, sie können aber «Schutzzonen» definieren, innerhalb derer eine Baubewilligungspflicht besteht. Solche Schutzzonen sind häufig historische Ortsbilder, Dorfkerne und ähnliche Gebiete. Allerdings setzt das Raumplanungsgesetz kantonaler Willkür Grenzen. Es sagt ausdrücklich, dass die Nutzung der Solarenergie grundsätzlich den ästhetischen Anliegen vorgehen soll.
Was kostet der Bau einer Dach-Solaranlage?
Grob geschätzt kostet eine Solaranlage auf dem Dach eines Einfamilienhauses mit einer Leistung von 8-10 kWp (ca. 4’500 kWh pro Jahr) zwischen CHF 10’000 und 15’000, Preissenkungen durch Förderbeiträge bereits eingerechnet. Dabei entfällt nur etwa ein Drittel auf die Photovoltaik-Module. Weitere Kosten fallen für Wechselrichter, Steuerung, Montagesystem und den Arbeitsaufwand des Installateurs an.
Förderbeiträge und Einspeisevergütung
Sowohl auf Bundesebene wie auf kantonaler Ebene gibt es Förderbeiträge für Solarstrom. Zum Beispiel werden Photovoltaikanlagen auf Bundesebene durch die Einmalvergütung (EIV) gefördert. Allerdings sind solche Beträge nicht allzu hoch und es dauert lange, bis man sie erhält. Investitionskosten für Solaranlagen sind jedoch in den meisten Kantonen steuerlich abzugsfähig. Wird der Solarstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist, erhält der Besitzer eine entsprechende Vergütung. Diese unterscheidet sich je nach Elektrizitätswerk. Wie hoch Ihr Elektrizitätswerk Solarstrom vergütet, erfahren Sie im Internet bei https://vese.ch/ pvtarif.
Technologie-Wissen Solarzellen-Technologie
Photovoltaik wandelt Licht in elektrischen Strom um. Dazu werden sogenannte Halbleiter verwendet. Diese basieren meistens auf Silizium. Silizium wird aus Quarzsand gewonnen und steht darum auf unserer Erde praktisch unbegrenzt zur Verfügung. Zudem ist Silizium recyclingfähig.
Zur Zeit gebräuchlich sind die folgenden Technologien für Solarzellen:
Zellen aus monokristallinem Silizium
Module aus monokristallinem Silizium haben den höchsten Wirkungsgrad. Sie sind auch am teuersten. Wenn die Fläche für die Photovoltaik-Anlage eng begrenzt ist, kann man mit dieser Technologie das Maximum herausholen. Zellen aus monokristallinem Silizium sind schwarz.
Zellen aus polykristallinem Silizium
Diese Technologie bietet das beste Preis-Leistungs-Verhältnis. Der Wirkungsgrad ist zwar geringer als bei monokristallinem Silizium, aber immer noch hoch. Der Platzbedarf ist 15% bis 25% höher. Wenn die Fläche für die Anlage also grosszügig dimensioniert ist, kann man mit polykristallinem Silizium Geld sparen. Zellen aus polykristallinem Silizium haben eine bläuliche Farbe.
Dünnschichtmodule
Wie der Name sagt, wird bei Dünnschichtmodulen lediglich eine dünne Schicht des Halbleiters aufgetragen. Deshalb sind diese Module preiswerter, haben aber auch einen viel geringeren Wirkungsgrad als mono- oder polykristallines Silizium. Der Wirkungsgrad nimmt relativ bald ab («Degradation»). Optisch bieten diese Module den Vorteil, dass sie eine homogene dunkle Fläche aufweisen und nicht die charakteristischen Metallstreifen (Busbars) der anderen Module haben. Dünnschichtmodule eignen sich auch für flexible Solarzellen-Folien.
Leistungswerte von Solarzellen
Die Leistung einer Photovoltaik-Anlage wird in «Kilowatt-Peak» (kWp) gemessen. Gemeint ist damit, wieviel Strom die Anlage zu einem gegebenen Zeitpunkt maximal produzieren kann. Dieser Wert wird unter standardisierten Testbedingungen gemessen, damit die Photovoltaik-Module verschiedener Hersteller und Technologien untereinander vergleichbar sind.
Wieviel Strom die Anlage über das Jahr hinweg tatsächlich liefert, hängt natürlich von der Witterung ab. Massgebend ist übrigens die Helligkeit, nicht die direkte Sonneneinstrahlung. In der Schweiz erzeugt eine Photovoltaik-Anlage mit 1 kWp im Durchschnitt ungefähr 1’000 kWh pro Jahr.
Moderne Photovoltaik-Module leisten zwischen 250 bis 265 Wp für polykristalline Module und zwischen 270-330 Wp für monokristalline. Private Dachanlagen bestehen meistens aus 8 bis 30 Photovoltaik-Modulen und liefern zwischen 3 und 10 kWp. Die Jahresleistung solcher Anlagen liegt also zwischen 3’000 und 10’000 kWh pro Jahr.
Elektrische Einrichtung
Neben den Solarzellen-Modulen (Panels) benötigen Sie noch die elektrischen Einrichtungen, um den gewonnenen Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und gegebenenfalls ins öffentliche Netz einzuspeisen.
Wechselrichter
Solarmodule liefern in der Regel einen Niedervolt-Gleichstrom. Dieser muss in Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Spannung von 230 Volt umgewandelt werden. Dafür ist der Wechselrichter zuständig. Moderne Wechselrichter sind mit Computer-Intelligenz ausgestattet, damit sie die Leistungsausbeute der Solarzellen optimieren können. Denn die Leistung ist ja nicht konstant, sondern hängt von der momentanen Helligkeit ab. Der «intelligente» Wechselrichter reguliert Strom und Spannung so, dass die Leistung (Produkt aus Strom x Spannung) immer optimal ist. Heutzutage sind Wechselrichter auch netzwerkfähig, so dass sie zum Beispiel über Internet überwacht oder mit anderen Wechselrichtern synchronisiert werden können.
Netzanschluss
Wenn die Solaranlage Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen soll, installiert der Elektriker einen entsprechenden Anschluss mit separatem Stromzähler im Hausverteiler. Die Abrechnung erfolgt dann – genau gleich wie die normale Stromrechnung – durch Ihr Elektrizitätswerk.
Stromspeicher (Akkus)
Es wäre schön, wenn der Solarstrom auch dann zur Verfügung stehen würde, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Dafür gibt es verschiedene Speicherlösungen. Die Batterien sind jedoch immer noch sehr teuer, weshalb es die meisten privaten Solaranlagen-Betreiber vorziehen, den Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und den fehlenden Strom wiederum von dort zu beziehen.
Interessant sind Kombinationen mit anderen umweltfreundlichen Technologien. So könne man mit dem Solarstrom sein Elektroauto aufladen oder die Wärmetauscher-Heizung speisen.
Es ist damit zu rechnen, dass die Akkus in absehbarer Zukunft billiger werden. Denn der Preis pro Kilowattstunde ist bereits heute um ein Vielfaches günstiger als noch vor zehn Jahren, und die Preiskurve zeigt weiterhin nach unten.
Ausserdem arbeiten Erfinder auch an neuen Speichertechnologien (Beispiel: Druckluftspeicherung).
Irgendwann wird der Zeitpunkt kommen, an welchem unsere Häuser standardmässig durch die eigene Photovoltaik-Anlage mit Strom versorgt wird.
Informationsquellen
Im Internet gibt es hervorragende Informationsquellen zur Photovoltaik. Hier eine Auswahl:
Fazit
Für Hausbesitzer ist jetzt der Zeitpunkt gekommen, über eine eigene Solaranlage auf dem Dach nachzudenken. Aktuell wird Solarenergie von Bund und Kantonen gefördert – im Hinblick auf die angestrebte «Energiewende» und das Aufkommen von Elektromobilität ist dies auch dringend notwendig. Wollen wir unser Land nicht mit Windparks überziehen oder mit Strom aus Gaskraftwerken elektrifizieren, kommen wir mittelfristig nicht um einen massiven Ausbau der Photovoltaik herum. Das Potenzial ist vorhanden und wartet nur darauf, genutzt zu werden.
Autor: Jan Strasse
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