Nachhaltigkeit durch Photovoltaik im Eigenheim

Selbst sauberen Strom produzieren? Solarenergie macht es möglich. Photovoltaikanlagen generieren Strom aus Sonnenenergie.

Wer nachhaltig bauen möchte, kommt um die Frage nicht herum, welche Art von Energiequelle er nützen  will. Hier lohnt es sich auch langfristig gesehen, auf erneuerbare Energiequellen zu setzen. Ein grüner Vorreiter ist die Solartechnik. Solarenergie ist zu 100 Prozent erneuerbar, sauber und günstig. 

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Der durchschnittliche Stromverbrauch eines Vier-Personen-Haushaltes liegt bei etwa 5.000 Kilowattstunden pro Jahr und kann mit einer 45 Quadratmeter großen Photovoltaikanlage produziert werden. Davon können bis zu 30 Prozent ohne Zwischenspeicherung genutzt werden. Kombinierte Photovoltaik-Speichersysteme können den Eigenverbrauchsanteil mehr als verdoppeln. Vor der Entscheidung für eine Photovoltaikanlage sollten die grundsätzlichen Fragen zum Strombedarf, der verfügbaren Fläche, der optimalen Anlagengröße und dem Standort für den Wechselrichter geklärtwerden. Der Eigenverbrauch kann etwa mit dem Sonnenklar-Rechner von „Photovoltaic Austria“ in wenigen Schritten ermittelt werden. 

Dachsolaranlagen

Die in Österreich häufigsten Dachformen sind Schräg- und Flachdächer. Optimal für Photovoltaikanlagen geeignet sind Dächer mit einer Neigung von 20 bis 60 Grad. Die Orientierung der Dachfläche sollte nicht mehr als 50 Grad von Süden abweichen. Der Solarpotenzialkataster für Oberösterreich gibt Auskunft, wie gut Dachflächen für die solare Nutzung geeignet sind. Auf Flachdächern werden die Kollektoren mittels Unterkonstruktionen in den gewünschten Neigungswinkel gebracht. Als Dacheindeckung für Photovoltaikanlagen sind Blechfalzdächer mit leichter Südneigung oder Flachdächer, bei denen alle Aufbauten im Norden platziert sind, am besten geeignet. Am günstigsten ist der Bau auf Blechfalzdächern, am teuersten kommt eine südlich aufgeständerte Flachdachkonstruktion.

PV-Aufdach-System auf einem Hausdach

Aufdach-Systeme

Es wird zwischen Auf- und Indach-Montagesystemen unterschieden. Aufdach-Systeme sind für geneigte Hausdächer geeignet, wobei eine zu flache Neigung ausgeglichen werden kann. In Frage kommen hierfür Ziegel-, Blech-, Schiefer- und Wellplattendächer. Auf ihnen werden Photovoltaikanlagen mittels eines Gestells montiert, das sich auch für eine Befestigung auf bereits bestehenden Dächern eignet. Voraussetzung ist, dass die Befestigungsmaterialien witterungsbeständig sind. Aufdach-Systeme haben den Vorteil, die Solarmodule ausreichend zu hinterlüften. Zudem ist ihre Installation einfacher und günstiger als die von Indach-Systemen.

PV-Ziegel auf Dach

Indach-Systeme

Bei Indach-Systemen wird die Photovoltaikanlage in die Dachhaut integriert. Die Dichtigkeit des Daches sowie der Schutz vor der Witterung müssen daher von ihr übernommen werden. Dadurch weist die Photovoltaikanlage allerdings auch eine höhere Stabilität gegenüber Schnee- und Windlasten auf. Indach-Systeme sind optisch gefälliger als Aufdach-Systeme, da sie eine geschlossene Oberfläche mit der übrigen Dacheindeckung bilden. Der Montageaufwand wird bei Neubauten und Dachsanierungen dadurch ausgeglichen, dass die Dacheindeckung entfällt. Allerdings erlauben nur ausreichend große und schräge Ziegeldächer eine Indach-Montage. Für Blech- und Bitumendächer ist sie nicht geeignet. Um einen ausreichenden Regenwasserabfluss zu ermöglichen, muss der Neigungswinkel des Daches bei Indach-Systemen größer sein als der von Aufdach-Systemen. Da die Kühlung der Module nicht so effizient ist wie die von Aufdach-Systemen, verringern sich Leistung und Ertrag entsprechend. So reduziert eine um 1 Grad Celsius höhere Temperatur die Modulleistung um etwa 0,5 Prozent.

Kosten einer Photovoltaikanlage

Die Anschaffungskosten einer Photovoltaikanlage setzen sich aus Material- und Montagekosten sowie den Kosten für den Netzanschluss zusammen. In den letzten zehn Jahren haben sich die Kosten für Photovoltaikanlagen in etwa halbiert. Auf die Preisgestaltung nehmen viele Variablen Einfluss, sodass sich keine allgemein gültigen Aussagen treffen lassen. Vor allem der Zustand der Hauselektrik und der des Daches fallen hierbei ins Gewicht. Durch die lange Lebensdauer von Photovoltaikanlagen von bis zu 30 Jahren amortisieren sich die Anschaffungskosten jedoch. Förderungen für den Umstieg auf erneuerbare Energien gibt es sowohl auf Bundes- wie auch auf Landesebene. Die Förderpauschalen variieren jährlich. Die Höhe der Einspeisetarife ins Stromnetz wird im Ökostromgesetz geregelt und ebenfalls jährlich angepasst.

Stromspeicher

Die maximale Eigenverbrauchsrate einer Photovoltaikanlage beträgt etwa 35 bis 40 Prozent. Durch einen Stromspeicher, der den selbstproduzierten Strom zwischenspeichert, lässt sie sich jedoch auf bis zu 70 Prozent erhöhen. Der gespeicherte Strom kann an sonnenarmen Tagen oder in der Nacht genutzt werden. Ist der Speicher vollständig aufgeladen, wird der überschüssige Strom ins Stromnetz gespeist. Bei einem netzoptimierten Betrieb wird die Batterie abhängig vom Netzzustand geladen. Für die Batterie schädliche Tiefentladungen sollten ebenso wie Über- und Unterladungen vermieden werden.

Symbolbild eines Stromspeichers

Lithium-Ionen-Speicher

Lithium-Ionen-Speicher sind innovativer, effizienter und deshalb auch teurer in der Anschaffung als Bleispeicher. Sie können sehr oft ge- und entladen werden und weisen dabei eine höhere Tiefenentladung sowie einen höheren Wirkungsgrad auf. Sie erreichen etwa 5.000 bis 7.000 Vollzyklen. Aufgrund ihrer höheren Energiedichte sind sie bei gleicher Speicherleistung im Verhältnis leichter und kleiner. Allerdings kann es bei Überladung des Speichers zu einer Überhitzung kommen.

Bleispeicher

Blei-Säure-Akkus beziehungsweise Blei-Gel-Akkus sind günstiger als Lithium-Ionen-Speicher, weisen aber auch nur etwa 1.500 bis 3.000 Ladezyklen auf. Ihre Energiedichte ist niedriger und ihre geringere Tiefenentladung wirkt sich negativ auf ihre Speicherkapazität aus. Für dieselbe Speicherkapazität müssen Bleispeicher etwa doppelt so groß sein Lithium-Ionen-Speicher. 

 

Natrium-Batterie

Natrium-Batterien sind neu am Markt, basieren auf Salzwasser und lassen sich einfach recyclen. Ihr Wirkungsgrad liegt bei 80 bis 90 Prozent. Ihr Platzbedarf ist durch ihre geringere Energiedichte im Vergleich jedoch deutlich höher.

Optimale Speichergröße

Bei der Dimensionierung des Stromspeichers sollte darauf geachtet werden, dass er seine Nutzkapazität effizient auslastet. Stehen der jährliche Strombedarf, die Stromerzeugung der Photovoltaikanlage und die Speicherkapazität im Verhältnis von 1:1:1, können rund 60 Prozent des erzeugten Stroms direkt verbraucht werden. Der von der Photovoltaikanlage produzierte Gleichstrom kann ohne Umwandlung in der Batterie gespeichert werden. Die Anschaffungskosten eines Stromspeichers für ein Einfamilienhaus sind abhängig von der nutzbaren Speicherkapazität, der maximalen Entladeleistung und der Anzahl der Vollzyklen und variieren dementsprechend.

Solarthermie – mit der Sonne heizen

Wird bei der Photovoltaik Strom aus der Sonnenenergie erzeugt, so ist es bei der Solarthermie Wärme. Bei der Solarthermie werden auf dem Dach angebrachte Solarkollektoren von einer Flüssigkeit durchströmt, die von der Sonne erwärmt und in den Solarspeicher geführt wird. Solarthermieanlagen benötigen weniger Fläche als Photovoltaikanlagen und lassen sich in bestehende Heizanlagen integrieren. Kombianlagen für die Gewinnung von Warmwasser und zum Heizen sollten über mindestens 15 Quadratmeter Kollektorfläche und einen 1.000-Liter-Wasserspeicher verfügen. Reine Solarheizungen erfordern eine sehr gute Gebäudedämmung und Speicher, um die überschüssige Sonnenenergie später verfügbar zu machen. 

Hier finden Sie Informationen zum nachhaltigen Heizen und zu natürlichen Dämmstoffen: