Faktencheck für PV-Anlagen
1. (Dach-)Flächenbedarf für Photovoltaik-Module
Zur Gewinnung von Strom mittels Solarenergie wird eine geeignete Aufstellungsfläche für die Photovoltaik-Module (kurz: PV-Module; Bauelement, das aus mehrere Solarzellen besteht) benötigt. Um Solarzellen mit einer Leistung von 1 kWp installieren zu können, werden etwa 6 – 8 m² Aufstellungsfläche benötigt. Mehrere PV-Module werden zu einer PV-Anlage verschaltet. Im privaten Bereich sind Anlagen mit einer Größe zwischen 3 und 10 kWp üblich.
2. Wieviel Photovoltaik-Strom produzieren Solarzellen?
Die produzierte solare Strommenge in Kilowattstunden (kWh) in von PV-Anlagen hängt hauptsächlich vom regionalen Standort in Deutschland, von der Ausrichtung (Himmelsrichtung) und vom Aufstellungs-Neigungswinkel ab. Faustformel: Pro kW installierter Solarleistung kann mit einer Stromerzeugung zwischen 700 und 1.200 kWh Solarstrom im Jahr gerechnet werden. Bei einer 5 kWp-PV-Anlage schwankt die jährliche Solarstromernte somit zwischen 3.500 und 6.000 kWh (zum Vergleich: der durchschnittlicher Jahresverbrauch eines 4 Personen-Haushalts beträgt ca. 4.000 kWh).
3. Solarstrom-Vergütung
Die Vergütung für den erzeugten Solarstrom ist gesetzlich im Erneuerbare-Energien Gesetz (EEG) geregelt (aktuell: EEG 2014, ab 01.01.2017: EEG 2017). Die Vergütungshöhe der Anlagen zum Inbetriebnahmezeitpunkt ist gekoppelt an den PV-Zubau der Vormonate. Bei Über- oder Unterschreiten des von der Bundesregierung festgelegten Zubaukorridors zwischen 2.400 und 2.600 MW wird die Basisdegression und damit die Vergütungshöhe für neue Anlagen automatisch angepasst.
Zur Übersicht der aktuellen EEG-Vergütungssätze für PV-Anlagen
Mit Inkrafttreten des EEG 2017 am 01. Januar 2017 ändern sich die Rahmenbedingungen für die Vergütung von PV-Anlagen nach einer Übergangsphase grundlegend durch einen Systemwechsel von einem Preis- auf ein Mengenmodell durch Ausschreibungen. Die Vergütungshöhe für Solarstrom aus PV-Anlagen mit einer Leistung von mehr als 750 kW wird nach dem neuen EEG nicht mehr zentral als Vergütung gezahlt, sondern durch Ausschreibungen bestimmt. Für Anlagen mit einer Leistung bis 750 kW bleiben die bisherigen Regelungen vom Grundsatz bestehen: PV-Anlagen bis 100 kW erhalten eine Festvergütung, Anlagen ab 100 kW bis 750 kW unterliegen der Direktvermarktung.
4. Betriebsarten
Der Betreiber einer PV-Anlage kann entscheiden, ob er den erzeugten Strom der Anlage voll einspeist, oder ob er den produzierten Strom anteilig für den Eigenverbrauch nutzen will. Anlagen, die für den Eigenverbrauch eingesetzt werden, sind i.d.R. mit einem Speicher gekoppelt.
Im netzgekoppelten Betrieb mit Volleinspeisung erhalten die Betreiber von PV-Anlagen die volle EEG-Vergütung bzw. bei Direktvermarktung des Stroms den Verkaufserlös zzgl. einer Marktprämie. Bei Anlagen mit einer Leistung von mehr als 100 kW besteht die Pflicht zur Direktvermarktung. Zu berücksichtigen ist, dass mit dem Inkrafttreten der EEG Novelle am 01. Januar 2017 für Anlagen ab einer Leistung von 750 kW die Vergütung per Ausschreibungsverfahren ermittelt wird.
Eine Alternative zur Volleinspeisung stellt der Eigenverbrauch des erzeugten PV-Stromes dar. Eine wichtige Rolle dabei haben Stromspeicher. Durch den Einsatz von Speichern wie Batterien kann der Eigenverbrauchsanteil von ca. 30 Prozent leicht auf bis zu 70 Prozent gesteigert werden. In den letzten drei Jahren hat sich der Markt für Stromspeicher in Deutschland rasant entwickelt. Zwischen Mai 2013 und Januar 2016 wurden gut 34.000 dezentrale Solarstromspeicher mit einer Gesamtkapazität von über 200.000 kWh angeschlossen. Das Marktwachstum führt zu sinkenden Endkundenpreisen. Im Mittel liegt die jährliche Kostendegression bei 18 Prozent.
Durch die deutlich gesunkenen Preise für PV-Anlagen können selbst kleine Anlagen für Wohnhäuser Strom für elf Cent pro kWh produzieren. Im Vergelich zur Lieferung durch einen Energieversorger (netto etwa 25 Cent) ergibt sich eine Einsparung für den Eigenverbrauch von 13 Cent pro kWh.
5. Stand der Technik
Grundsätzlich sind derzeit zwei Arten von Photovoltaik-Zellen am Markt vertreten:
- Waferbasierte Siliziumzellen
- Dünnschichtzellen
Waferbasierte Siliziumzellen haben derzeit den größten Marktanteil und werden meist für den netzgekoppelten Betrieb eingesetzt. Es kann unterschieden werden zwischen monokristallinen und polykristallinen Solarzellen, wobei die monokristalline Solarzellen einen etwas höheren Wirkungsgrad aufweisen. Die polykristallinen Solarzellen hingegen bringen leichte Kostenvorteile mit sich. Solarzellen werden aus Solarwafern hergestellt, die wiederum aus dünnen, hochreinen Siliziumscheiben bestehen.
Dünnschichtzellen können aus verschiedenen Materialien gefertigt werden z.B. amorphem Silizium, Cadmium-Indium-Diselenid (CIS) oder Cadmium-Tellurid (CdTe). Da bei der Produktion bedeutend weniger Energie und Material verbraucht wird, sind sie kosteneffizienter. Ein weiterer Vorteil ist die hohe Flexibilität der Zellen, so dass sie unter anderem als Designelement oder als Sonnenschutz eingesetzt werden können. Dünnschichtzellen in Standardmodulen, insbesondere auf Basis von (CdTe), haben in den vergangenen Jahren aufgrund des Kostenvorteils deutliche Marktanteile gewonnen. Allerdings weisen Dünnschichtzellen im Vergleich zu waferbasierten Siliziumzellen einen geringeren Wirkungsgrad auf.
In der Entwicklungsphase sind verschiedene vielversprechende Technologien, wie z.B. bauwerkintegrierte PV-Schindeln (BIPV-Schindeln ). Die BIPV-Schindel sollen Dachziegel oder eine Fassadenverschalung ersetzen und gleichzeitig Sonnenstrom erzeugen. Um den Wirkungsgrad von organischen Solarzellen zu erhöhen, wird derzeit an neuartigen Halbleitermaterialien und Elektrodenschichten geforscht. Für Freiflächen-PV wird derzeit sog. Agro-PV erforscht. Es wird erforscht, wie die Flächeninanspruchnahme von PV-Anlagen und Landwirtschaft vereinbar ist.
6. Wirtschaftlichkeitsberechnung
Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage ist, neben den Standortfaktoren wie Dachausrichtung, Aufstellwinkel etc., auch von zahlreichen weiteren Faktoren (Höhe der Investitionskosten, Erlöse, Zinssatz, persönlicher Steuersatz, Anteil Eigenkapital/Fremdkapital, jährliche Betriebskosten etc.) abhängig. Lassen Sie sich ggf. von Ihrem Steuerberater beraten.
Die Kosten für Solarmodule sind in der Vergangenheit, insbesondere seit 2008, stark gesunken und liegen bei etwa 400 bis 700 Euro pro kWp. Zusammen mit den weiteren Anlagenkomponenten (z.B. Wechselrichter) und Installationskosten betragen die Gesamtkosten ca. 1.000 bis 1.700 Euro netto pro installiertem kWp für kristalline Module. Dünnschichtmodule sind in der Anschaffung günstiger, brauchen aber ca. die doppelte Fläche für den gleichen Ertrag.
Eine PV-Anlage für ein Einfamilienhaus kostet je nach Leistung (3-5 kWp) und Anbieter ca. 3000 bis 8000 Euro netto. Für Versicherung, Wartung etc. werden jährlich etwa 1 bis 2 % der Investitionskosten angesetzt.
Bei Eigenverbrauchsanlagen kommen die Kosten für den Speicher hinzu. Je nach Kapazität liegen die Preise bei etwa 4.500 bis 15.000 Euro. Im Mittel liegt die jährliche Kostendegression von Speichersystemen derzeit bei 18 Prozent (LithiumIonen-Speicher) bzw. 5 Prozent (Bleisäure-Speicher).
6. Branchenkontakte: Händler, Projektierer und Installateure
Sie planen den Bau einer Photovoltaik-Anlage? In der nachfolgenden Anbieterliste finden Sie eine Auswahl wichtiger PV-Händler. Bei größeren Solaranlagen sollten Sie spezielle PV-Projektierer kontaktieren, die PV-Anlagen planen, bauen und errichten. Für Ihre Hausanlage können Sie aber auch direkt Kontakt mit Ihrem Solar-Handwerker vor Ort aufnehmen (PLZ-Suche über die Solar-Handwerker-Datenbank).
7. Netzanschluss
Damit der erzeugte Solarstrom in das Stromnetz eingespeist werden kann, wird ein Netzanschluss benötigt. Ein Wechselrichter wandelt den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Weitere Informationen über einen solchen Netzanschluss erhält man bei dem zuständigen Stromnetzbetreiber (i.d.R. über Ihren örtlichen Stromversorger erreichbar).
8. Solarförderung & Finanzierung
Die Vergütung für den erzeugten Solarstrom erfolgt nicht aus staatlichen Steuermitteln. Die Stromnetzbetreiber sind nach dem EEG bislang grundsätzlich gesetzlich verpflichtet, die Vergütung für den Solarstrom der PV-Anlagen-Betreiber zu zahlen. Finanziert wird die Vergütung durch die sogenannte EEG-Umlage, die mit der Stromrechnung an die Stromkunden überwälzt wird. Die EEG-Umlage ist in den letzten Jahren stark gestiegen und liegt im Jahr 2016 bei 6,354 Cent pro kWh (2015: 6,170 ct/kWh). 2017 wird die Umlage voraussichtlich auf über sieben Cent ansteigen. Grund für den deutlichen Anstieg der EEG-Umlage sind die niedrigen Börsenstrompreise sowie umfangreiche EEG-Umlage-Befreiungen von Industriebetrieben.
Die meisten Bundesländer fördern derzeit keine PV-Anlagen im Rahmen ihrer Breitenförderung. Auf kommunaler Ebene bieten Energieversorgungsunternehmen z.T. spezielle Förderungen im Bereich PV an. Auskunft darüber erhalten Sie bei Ihrem Versorgungsunternehmen. Weitere eventuelle kommunale Fördermöglichkeiten können bei den jeweiligen Verbraucherzentralen erfragt werden (www.verbraucherzentrale.de). Zinsgünstige Kredite werden von der Kreditanstalt für Wiederaufbau KfW vergeben. Ein Kredit-Formular der KfW und weitere Infos ist über jede Hausbank erhältlich.
9. Genehmigung
Die Genehmigung von Solaranlagen zur Stromerzeugung erfolgt durch die Bauordnungsämter. Zuständig für die Gesetzgebung sind die Länder (Landesbauordnungen). In der Regel sind Solaranlagen genehmigungsfrei, sofern sie an der Fassade oder auf der Dachfläche errichtet werden. Weitere Einschränkungen können durch örtliche Bebauungspläne oder andere Vorschriften für die bauliche Gestaltung vorgegeben werden (z. B. denkmalgeschützte Bauten).
Hinweis: Für eine PV-Freiflächenanlage wird auf jeden Fall eine Baugenehmigung benötigt. Bitte erkundigen Sie sich bei der Planung einer PV-Anlage bei der zuständigen Bauordnungsbehörde nach bestehenden Vorschriften hinsichtlich der Genehmigung der Anlage.
10. Statische Anforderungen und Installation
Das zusätzliche Gewicht einer PV-Anlage beträgt ca. 25 kg/m² und überschreitet damit in der Regel nicht die zusätzlichen 15 Prozent der Gesamtlast, für die der Dachstuhl ausgelegt ist. Da die Verantwortung für eine ausreichende Dachstatik bei dem Anlagenbetreiber liegt, sollte im Zuge der Anlagenplanung eine Prüfung der Dachstatik durch einen Statiker oder Architekten erfolgen. In vielen Fällen ist die Prüfung der Dachstatik im Angebot des Installationsunternehmen enthalten.
Die Installation der Solarmodule auf dem Dach ist relativ leicht machbar. Auf Schrägdächern werden die Solarmodule üblicherweise auf eine Unterkonstruktion mit einigen Zentimetern Abstand zum Dach montiert. Werden die Solarmodule schon während der Bauphase in das Dach integriert, dann können Kosten für Dachziegel eingespart werden. Eine optimale Nutzung der Strahlungsenergie ergibt sich mit der Montage der Module auf nach Süden ausgerichteten Dächern mit einer Dachneigung von 45°. Jedoch haben Untersuchungen ergeben, dass hier Toleranzen möglich sind. So werden beispielsweise für alle Dachausrichtungen von Südost bis Südwest und Dachneigungen zwischen 10° und 50° mindestens 95 % der maximalen Energieausbeute erreicht.
Die erwartete Lebensdauer von Solarmodulen liegt heute bei weit über 25 Jahren. Aus diesem Grund ist eine einwandfreie Montage wichtig, damit keine Schäden bezüglich der Haltekonstruktion oder der elektrischen Verdrahtung auftreten und so ein langfristiger Einsatz der Solarmodule möglich wird. Aus diesem Grunde sollte die Installation von Fachleuten vorgenommen werden.
11. wichtige Begriffe
Photovoltaik (PV): Umwandlung von Strahlungsenergie (Sonnenenergie) in elektrischen Strom mittels Solarzellen
PV-Modul: Einzelne Solarzellen bauen nur eine geringe Spannung auf und werden deshalb in Modulen zusammengeschaltet. Zum Schutz vor äußeren Einflüssen werden die in Reihe geschalteten Solarzellen mit einer gehärteten Glasplatte und einer Kunststofffolie laminiert.
Nennleistung: vom Hersteller angegebene maximale Dauerabgabeleistung einer Anlage unter standardisierten Laborbedingungen (Sonneneinstrahlung, Temperatur, etc.). I.d.R. mit Wp für Wpeak (Spitzenleistung) abgekürzt
Maximum Power Point (MPP): der Maximum Power Point ist der Punkt des Strom-Spannungs-Diagramms einer Solarzelle, an dem die größte Leistung entnommen werden kann, d.h. der Punkt, an welchem das Produkt von Strom und Spannung sein Maximum hat. Er ist nicht konstant und differiert in einem Intervall, welches von der Bestrahlungsstärke, der Temperatur und dem Typ der Solarzellen abhängt.
Wirkungsgrad: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrischen Strom umgewandelt werden kann.
Wechselrichter: Wechselrichter wandeln den durch eine Solaranlage produzierten Gleichstrom in den für die Einspeisung in das öffentliche Netz notwendigen Wechselstrom um.
Weitere wichtige Infos zur Planung einer PV-Anlage