Solaranlagen - Varianten, Kosten und Wirtschaftlichkeit

Die Sonne ist eine gewaltige Energiequelle. Aufgrund der großen Entfernung (ca. 150 Millionen Kilometer) kommt auf der Erde nur ein Bruchteil dieser Energie an.

Trotzdem beträgt die auf die Erde treffende Energieleistung in Deutschland im Durchschnitt 1.000 Watt pro Quadratmeter. Wie kann diese Solarenergie am besten genutzt werden?

Um Solarenergie für das Eigenheim zu nutzen, werden auf dem Dach Solarpanels angebracht. Diese können die Energie der Sonne entweder in Heizwärme oder in Strom umwandeln. Im Optimalfall ist das Dach südlich ausgerichtet und weist eine Neigung von 30 Grad auf, denn so ist die Sonneneinstrahlung am direktesten.

Die Kraft der Solarenergie ist vom Standort abhängig. Die Werte liegen zwischen 951 und 1.257 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kWh/m²/a). Zwischen 2013 und 2017 konnte durch eine Photovoltaik-Anlage aufbereitete Solarenergie durchschnittlich 970 Stunden voll genutzt werden.

Solarthermie - die Anlage zur Wärmeerzeugung

Eine Solarthermie-Anlage wandelt Sonnenenergie in Wärme um. Mit der gewonnenen Wärmeenergie kann Wasser erwärmt werden, das zum Heizen oder als Brauchwasser (Duschen, Abwasch etc.) genutzt wird.

In Gegenden und zu Jahreszeiten, die eine hohe Anzahl an Sonnenstunden aufweisen, sind Solarthermie-Anlagen besonders effektiv. In diesen Fällen ist die Nutzung der Solarenergie äußerst rentabel, da man auf lange Sicht kostengünstiger Wärme erhält als durch konventionelle Energieträger.

Photovoltaik - die Anlage zur Stromerzeugung

Meist werden Photovoltaik-Anlagen (PV-Anlagen) auf Dächern angebracht. In Neubauten können moderne Systeme auch in das Dach oder in die Fassade integriert werden, während größere Anlagen in der Regel auf Freiflächen errichtet werden.

PV-Anlagen erzeugen mithilfe von Solarzellen, die aus Silizium bestehen, elektrischen Gleichstrom. Wenn die Sonnenstrahlen (Photonen) auf die Solarzellen treffen, werden Elektronen freigesetzt. Über kleine Metallkontakte, die sich an der Solarzelle befinden, werden die Elektronen als elektrischer Strom zum Verbrauchsgerät weitergeleitet.

Quelle: © Scon-Marketing GmbH / youtube.com

Vor dem Kauf einer Solarthermie-Anlage sollten Sie sich darüber im Klaren sein, wofür Sie diese genau nutzen wollen. Lediglich zum Erwärmen des Brauchwassers oder soll durch die Solarthermie-Anlage auch Heizwasser aufbereitet werden?

Wenn Ersteres der Fall ist, sind die Anschaffungskosten geringer, da weniger Wärme benötigt wird und die Anlage kleiner ausfallen kann. Soll die Solarthermie-Anlage zusätzlich das Heizwasser erhitzen, muss sie entsprechend mehr Energie produzieren.

In dem Fall muss die Kollektorfläche größer ausfallen. Folglich erhöhen sich die Anschaffungskosten für die Anlage. Neben den Kollektoren muss ein Solarspeicher erworben werden, der über Rohrleitungen mit dem Dachaufbau verbunden wird und die gewonnene Wärme speichert. In der Regel kann man eine Solarthermie-Anlage im Komplettpaket kaufen, sodass im Nachhinein keine unerwarteten Kosten auftreten.

Die ungefähren Kosten einer Solarthermie-Anlage belaufen sich auf 4.000 bis 6.000 Euro für eine reine Warmwasserbereitung. Rund 8.000 bis 11.000 Euro werden für Heizungsunterstützung fällig. Für die Wartung und Versicherung einer Solarthermie-Anlage müssen jährlich 100 bis 150 Euro eingeplant werden.

Die Kosten einer Photovoltaik-Anlage hängen ebenfalls stark von der Anlagengröße ab. Für ein durchschnittliches Einfamilienhaus können Sie mit Ausgaben zwischen 5.000 und 10.000 Euro rechnen. Die Größe der Anlage sollte auf den Strombedarf abgestimmt sein.

Wenn Sie eine Photovoltaik-Anlage einbauen wollen, kann die zusätzliche Investition in einen Photovoltaik-Speicher sinnvoll sein. Dieser speichert erzeugten, überschüssigen Strom ein und gibt ihn bei Bedarf wieder ab, sodass Sie auch über PV-Strom verfügen, wenn die Sonne nicht scheint.

Für Wartung, Reinigung und Versicherung einer Photovoltaik-Anlage sollten Sie jährlich etwa 200 bis 400 Euro einplanen.

Die Effizienz von Solaranlagen ist abhängig von der Sonneneinstrahlung. Diese beträgt in Deutschland durchschnittlich 1.000 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Je nach Jahreszeit und Region schwankt dieser Wert.

Zwar weisen süddeutsche Regionen im Allgemeinen eine höhere Anzahl an Sonnenstunden auf, aber grundsätzlich eignet sich die Warmwassererzeugung per Solarthermie in ganz Deutschland. Die genauen Werte Ihrer Region können Sie beim Deutschen Wetterdienst erfragen.

Für eine vollständige Beheizung per Solarthermie ist eine Anlagengröße notwendig, die auf den wenigsten Hausdächern realisiert werden kann. Deshalb ist eine Solarthermie-Anlage eher zur Unterstützung des vorhandenen Heizsystems geeignet. Sie empfiehlt sich zum Beispiel in Kombination mit einer Gasheizung, einer Pelletheizung oder einer Wärmepumpe als primärem Heizsystem.

Mit einer Photovoltaik-Anlage können Sie bequem einen Gutteil Ihres Eigenbedarfs decken und zusätzlich weiteren Strom ins Netz einspeisen. Ob sich das allerdings langfristig lohnt, ist fraglich, denn die Einspeisevergütung wurde in den letzten Jahren immer weiter reduziert.

Vorteile und Nachteile

Die Vorteile und Nachteile lassen sich leicht zusammenfassen. Sowohl Solarthermie als auch Photovoltaik sind aus ökologischer Sicht extrem sinnvoll und amortisieren sich nach einigen Jahren. Dementgegen stehen hohe Investitionskosten, die potenzielle Kunden abschrecken können, sowie das für manche Menschen störende Äußere der Anlagen.

Wirtschaftlichkeit

Längerfristig lohnt sich der Einbau einer Solarthermie-Anlage in jedem Fall. Die fossilen Rohstoffe werden immer knapper, dementsprechend steigen die Heizkosten. Wenn Sie das Heizsystem zusätzlich mit einer Solarthermie-Anlage unterstützen wollen, sind Einsparungen von rund 20 Prozent möglich. Konkret lässt sich im Durchschnitt mit einer jährlichen Kosteneinsparung von rund 600 Euro rechnen (ausgehend von einer Solarthermie-Anlage mit Heizungsunterstützung für ein 4-Personen-Einfamilienhaus).

So amortisieren sich die Anschaffungskosten für die Anlage nach ungefähr 15 Jahren. Die Lebensdauer einer Solarthermie-Anlage beträgt etwa 20 bis 25 Jahre. Das bedeutet, dass Sie in den weiteren Jahren nach dem Amortisationszeitpunkt bedeutende Einsparungen erzielen können.

Noch wirtschaftlicher ist der Einsatz von Photovoltaik: Je nach Größe (und je nachdem, ob ein Stromspeicher verbaut wird) amortisiert sich eine Photovoltaik-Anlage bereits nach durchschnittlich 10 bis 15 Jahren. Da ein großer Teil des Strombedarfs mit einer entsprechend dimensionierten Anlage gedeckt werden kann, sind massive Einsparungen möglich - sowohl finanziell als auch bei den CO2-Emissionen.

Darüber hinaus können Sie mit einer Photovoltaik-Anlage Geld verdienen, wenn sie groß genug ist: Überschüssigen Strom können Sie ins Stromnetz einspeisen, wofür man eine Einspeisevergütung von 12 Cent pro Kilowattstunde (kWh) erhält. Im Optimalfall kombinieren Sie die Photovoltaik-Anlage mit einer Wärmepumpe. So ermöglicht Ihnen die Solaranlage klimaneutrales Heizen mit minimalen laufenden Kosten.

Notwendige Größe der Anlage

Um Ihren Strombedarf möglichst effizient abzudecken, sollten Sie eine Photovoltaik-Anlage mit ca. einem kWp (Kilowatt Peak) Leistung pro benötigten 1.000 kWh Strom einplanen. Eine Anlage für ein durchschnittliches Haus mit einem Strombedarf von 5.000 kWh nimmt eine Dachfläche von etwa 30 Quadratmetern ein. Wenn Sie in Zeiten erhöhten Strombedarfs auf der sicheren Seite sein wollen, dimensionieren Sie die Anlage etwas größer - bis zu 10 kWp haben sich für einen Privathaushalt als sinnvoll erwiesen.

Die benötigte Größe einer Solarthermie-Anlage variiert, je nachdem, zu welchem Zweck Sie diese nutzen möchten. Wenn die Anlage nur zur Erwärmung des Brauchwassers genutzt wird, reicht eine kleinere Anlage. Wenn Sie zusätzlich das Heizwasser über die Anlage erwärmen wollen, muss diese größer sein, da mehr Sonnenenergie benötigt wird, um eine größere Menge an Wärme zu erzeugen.

Da die dafür erforderliche Flächengröße der Anlage auf den wenigsten Hausdächern umgesetzt werden kann, macht es Sinn, die Heizung nicht ausschließlich per Solarthermie zu betreiben, sondern die Solarthermie-Anlage zur Heizungsunterstützung zu verwenden. Die benötigte Anlagengröße hängt zusätzlich von der Art der Kollektoren ab: Während bei Flachkollektoren maximal 1,5 Quadratmeter Kollektorfläche pro Person zu kalkulieren sind, bedarf es bei Vakuumröhrenkollektoren nur maximal 1,25 Quadratmeter Fläche.

Auch die Haushaltsgröße ist für die Dimensionierung der Anlage wichtig, da durch jeden zusätzlichen Bewohner mehr Warmwasser und Heizenergie benötigt und verbraucht werden. Sie sollten nicht vergessen, die Größe des Wärmespeichers der Größe der Solaranlage entsprechend anzupassen. In folgender Tabelle finden Sie Richtwerte für die Größe des Speichervolumens der Anlage, je nach Größe des Haushalts:

Das Wichtigste vorweg: Photovoltaik- und Solarthermie-Anlagen sind sehr umweltfreundlich. Sie produzieren über ihre Lebensdauer gerechnet so viel Strom bzw. Wärme, dass sie auf jeden Fall eine positive Ökobilanz aufweisen.

Außerdem bestehen Solaranlagen im Großen und Ganzen aus ähnlichen Materialien wie beispielsweise ein handelsübliches Auto. Sie müssen sich daher keine Sorgen machen, dass Sie es mit kritischem Sondermüll oder Ähnlichem zu tun hätten.

Im Bezug auf das Recycling lassen sich laut offiziellen Angaben bis zu 95 Prozent der Anlagen wiederverwerten. Das Bundesumweltministerium fördert seit 2002 ein Forschungsprojekt, das darauf abzielt, Modulrecycling günstiger und umweltschonender zu machen. Inzwischen lassen sich mithilfe modernster Technologien Produktionsabfälle ausgedienter oder gebrochener Module aufbereiten. Mittlerweile fallen Photovoltaik-Module unter das Elektro- und Elektronikgerätegesetz.

Das bedeutet: Man muss diese an entsprechenden Sammelstellen zum Recycling abgeben. Der Hersteller übernimmt die Verantwortung für die Entsorgung und eventuell auch für die Abholung der Anlagen. Verbraucher können ihre PV-Module also kostenlos zur Wiederverwertung abgeben. Kollektoren für Solarthermie hingegen fallen nicht unter dieses Gesetz. Sie werden normalerweise über den Heizungsbauer entsorgt.