Die Kraft der Sonne nutzen mit Photovoltaik auf Ihrem Dach

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Photovoltaikanlage - die Kraft der Sonne nutzen!

Schon seit der Mensch denken kann, sieht er die Sonne am Himmel scheinen. Seither haben Menschen immer wieder versucht das Licht der Sonne “einzufangen” und dessen Energie nutzbar zu machen. Durch den Prozess der Kernfusion produziert unsere Sonne fortlaufend Unmengen an Energie. Innerhalb einer Stunde produziert unsere Sonne bereits so viel Energie, dass damit der gesamte Energiebedarf der Menschheit für etwa ein Jahr gedeckt werden könnte. Ging dieser Überfluss an nutzbarer, wertvoller Energie in früheren Tagen verloren, können wir uns heutzutage die Solarenergie der Sonne durch Solarthermie oder Photovoltaik nutzbar machen. In der Regel ist hier die Sprache von Solar- oder Photovoltaikanlage, von Solarzellen, Wechselrichtern, Solarmodulen. Die Begriffe sind weitestgehend bekannt, aber was beschreiben sie eigentlich genau?

Was genau ist Photovoltaik? Wie funktioniert die umweltfreundliche Technik?

Photovoltaikanlagen (PV) auf unseren Dächern sind heutzutage ein gewohntes Bild. Doch wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? Was genau macht die Anlage und wieso befindet sie sich ausgerechnet auf unseren Dächern?

Wenn wir von Photovoltaik sprechen, dann sprechen wir davon, Sonnenenergie einzufangen und diese in Strom umzuwandeln. Dafür werden Solarmodule auf dem Dach benötigt. Diese Solarmodule bestehen aus einzelnen Solarzellen, welche sich wiederum aus vielen Silizium “Halbleitern” zusammensetzen. Das Silizium wird mit weiteren chemischen Elementen schichtweise in die Solarzellen gebracht. Wenn nun das Licht der Sonne auf diese Schichten strahlt, erzeugt die Solarzelle eine gewisse Spannung, fast wie bei einer Batterie

Doch damit die elektrische Energie nun auch tatsächlich genutzt werden kann, muss sie in sogenannten “Wechselstrom” gewandelt werden. Denn nur so kann der Strom für Haushalte brauchbar gemacht werden. Eine Photovoltaikanlage ist also eine Anlage, die uns günstigen Strom liefert, denn die Energiequelle ist für alle frei erhältlich: Die Sonne.

Weshalb wir Solarstrom nutzen, liegt also klar auf der Hand: Er ist umweltfreundlich und günstig zugleich.

Die meisten Menschen nutzen Solarstrom heute, weil dieser sie unabhängiger vom Strompreis werden lässt. Es ist egal, wie teuer der Strom am nächsten Tag auch sein mag, die Sonne, die auf das eigene Dach scheint, kostet immer gleich viel. Jede Sonnenstunde sorgt somit für „gratis“ Strom, den wir dann für unsere eigenen Zwecke verbrauchen oder in das Stromnetz einspeisen können. Hierfür gibt es eine spezielle “Einspeisevergütung”, die stets abhängig von der Anlage bzw. deren Leistung ist.

Über die Einspeisevergütung wird der Strom aus Photovoltaikanlage somit gefördert. Der Betreiber einer Photovoltaikanlage erhält eine festgelegte Vergütung für den Solarstrom, der eingespeist wird, über einen Zeitraum von 20 Jahren. Somit sind die Erlöse, die durch eine Photovoltaikanlage erzielt werden können, genau zu prognostizieren.

Bei großen Gewerbe Dachflächen bietet sich die Vermietung dieser Flächen an Anbietet an, die eine Photovoltaikanlage installieren und dafür wie vertraglich festgehalten Miete zahlen.

Worin liegt der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?

Photovoltaik-Anlagen wandeln die Solarenergie (Sonneneinstrahlung) in elektrischen Strom um, der für alle denkbaren Anwendungen und elektrische Geräte genutzt werden kann. Solarthermie macht hingegen die Wärmeenergie der Sonnenstrahlen durch ein System aus Kollektoren, Wärmetauscher und Wärmespeicher für die Heizung oder Warmwasseraufbereitung nutzbar. Kurz gesagt ist der wesentliche Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie, die Energieform, die über das technische Verfahren erzeugt werden soll.

Das Verfahren der Photovoltaikanlage nutzt für die Stromerzeugung Solarzellen, die in Module zusammengefasst werden. Die Solarthermie hingegen nutzt Kollektoren für die Wärmeerzeugung.

Wer also von der Stromerzeugung aus Photovoltaik spricht, spricht entweder von einer PV (Photovoltaik)-Anlage im kleineren Sinne für den Eigenverbrauch oder von ganzen Solarkraftwerken. Bei der Solarthermie spricht man von Solarwärmeanlagen oder Solarthermie-Heizwerke. Verwechselt werden dürfen sie jedoch nicht mit den thermischen Solarkraftwerken, welche die Industrie nutzt, um die erzeugte Wärme wiederum in Strom zu verwandeln. Die Leistung von diesen Kraftwerken ist natürlich um ein Vielfaches größer, als unsere Anlage auf dem Hausdach, die meist für den Eigenverbrauch genutzt wird!

Die Voraussetzungen

Wer mit der Idee spielt sich eine Photovoltaikanlage zuzulegen, benötigt eine passende Fläche, auf welcher die Anlage installiert werden kann. Unterschiedliche Möglichkeiten kommen hierfür in Betracht. Auch die Standortbedingungen vor Ort müssen für die Verwendung geeignet sein.

Die Aufstellmöglichkeiten

Für die Aufstellung der Anlagen wird eine große Fläche benötigt. Unterschiedliche Möglichkeiten können hierfür ins Spiel gebracht werden. Dächer sind der idealste Ort, für die Anlagen, denn die Flächen sind ohnehin vorhanden und werden meist für keine anderen Zwecke genutzt. Zudem kann die Sonne diese Fläche am besten bestrahlen.

Vor allem Schrägdächer eignen sich hervorragend für eine Solaranlage. Die Module können hier einfach parallel zur Eindeckung montiert werden, wobei die alte Eindeckung des Daches bestehen bleiben kann. Wird das Hausdach großflächig mit den Modulen belegt, kann durch die Verschattung der Dachsteine, die darunter liegen, eine Verringerung der sogenannten “thermischen Belastung” des Dachgeschosses erreicht werden.

Doch auch bei Flachdächern können die Anlagen installiert werden. Bei dieser Dachform ist weder die Neigung selbst, noch die Himmelsrichtung vorgegeben, da die Orientierung der Module frei bestimmt werden kann.

Nicht nur Dächer werden für die Aufstellung der Solaranlagen gerne genutzt, sondern auch große Freiflächen. Viele Menschen sehen Freiflächen als ideale Fläche für die Aufstellung, denn sie sind kostengünstig und wartungsfreundlich. Auch hier kann die Ausrichtung individuell erfolgen. Aus Schönheitsgründen sprechen sich manche Menschen aber gegen Solaranlagen auf Freiflächen aus, da diese das Landschaftsbild stören können. Ob eine Freifläche für eine Solaranlage genutzt wird, hängt also auch vom individuellen Geschmack und dem jeweiligen Standort ab.

Neben den Freiflächen und Dächern können die Anlagen jedoch auch in Gebäude selbst integriert werden. Die Module können beispielsweise auch als Bauteile von Fassaden, Vordächern etc. genutzt werden. Vor allem bei neuen Häusern werden die einzelnen Module gerne in die Bausubstanz integriert. In diesem Fall handelt es sich um eine “gebäudeintegrierter Photovoltaik”.

Die Standortbedingungen

Hat man eine Fläche gefunden, die sich für die Installation einer Solaranlage eignet, müssen auch die Standortbedingungen abgeklärt werden. Hierfür werden alle Standortfaktoren berücksichtigt, welche den Ertrag der Anlagen beeinflussen

Dabei geht es zum Beispiel um die Globalstrahlung. Bei dieser handelt es sich um die solare Strahlungsmenge, die innerhalb eines bestimmten Zeitraumes (meist 1 Jahr), horizontal auf die Empfangsfläche trifft. Diese Strahlung dient als wichtige Größe für die Berechnung des Ertrages einer Solaranlage.

Die Globalstrahlung setzt sich stets aus dem Anteil von direkter sowie diffuser Sonneneinstrahlung zusammen. Als direkte Sonneneinstrahlung wird die Sonnenstrahlung gesehen, die direkt auf die Erde auftritt. Ein Teil dieser Strahlung wird durch die Atmosphäre auf ihrem Weg gestreut und erreicht die Erdoberfläche somit nicht. Diese Strahlung wird diffuse Strahlung genannt, manchmal auch Himmelsstrahlung. Bei bewölktem Himmel kann sie sogar 100 Prozent von der Globalstrahlung sein. Im jährlichen Durchschnitt liegt sie hierzulande meist bei rund 50 Prozent. Zu sagen ist auch, dass die Globalstrahlung nicht konstant ist, sondern vom Standort sowie der Jahres- und Tageszeit abhängig ist. Auch das Wetter hat einen Einfluss auf sie. Das Angebot an Sonnenstrahlung ist also ein wichtiger Faktor für die Erträge einer Photovoltaikanlage und mitunter auch abhängig vom Standort.

Ein anderer Standortfaktor ist eine eventuelle Verschattung. Dieser Faktor wird leider häufig unterschätzt. Sind durch Bäume oder umliegende Gebäude zum Beispiel regelmäßig sehr große Verschattungen zu erwarten, hat dies ebenfalls einen Einfluss auf die Erträge der Anlagen. Die Solaranlage muss in diesem Fall ganz genau geplant werden, da Verschattungen auf Teilen der Anlagen deren Leistungen deutlich vermindern können. Es kann daher in einigen Fällen durchaus sinnvoll sein, auf gewissen Teilen des Daches beispielsweise keine Module anzubringen. Doch selbst kleine Verschattungen, die durch Antennen, Baumäste, Kamine oder auch durch die Satellitenschüssel usw. erzeugt werden, sollten in jedem Fall bei der Planung berücksichtigt werden.

Checkliste für die Eignung einer Photovoltaikanlage


Aufstellmöglichkeiten

Die Größe des Daches
Je nachdem, ob man überlegt sich eine eigen Solaranlage aufs Dach zu bauen oder aber seine Dachfläche an Anleger vermieten möchte, kommt hier oft die Größe ins Spiel. Informieren Sie sich rechtzeitig über die geforderte Mindestfläche.

Die Statik des Daches
Erlaubt die Statik des Daches solch eine Anlage überhaupt? Unter Umständen ist eine Verstärkung der Dachkonstellation notwendig für die Installation. Dies sollte in jedem Fall zuvor geklärt werden. Ist zuvor vielleicht überhaupt eine neue Dacheindeckung notwendig?

Standortbedingungen

Wie hoch ist die sogenannten “Globalstrahlung” am Standort?
Die Höhe dieser Strahlung am Standort spielt eine entscheidende Rolle, da Solaranlagen die Energie der Sonne zu rund 10 Prozent in Strom wandeln. Für eine Ertragsabschätzung ist dieser Punkt daher entscheidend.

Die Dachneigung
Man sagt, dass der optimale Neigungswinkel irgendwo zwischen 30 und 50 Grad liegt. Dieser ist von der Dachausrichtung abhängig. Je stärker man eine Dachausrichtung hat, die von Süden abweicht, desto besser ist eine geringere Neigung.

Verschattungen
Gibt es Verschattungen, die unbedingt berücksichtigt werden müssen? Diese sollten bei der Planung mit eingerechnet werden.

Rechtliches

Vermietung der Dachfläche
Für wie viel Jahre wird die Fläche vermietet? Wer kümmert sich um die Wartung und andere Anliegen?

Eigeninstallation
Wird eine Baugenehmigung benötigt? Meist wird dies zwar nicht benötigt, in einigen Fällen kann sie jedoch notwendig sein. Dabei handelt es sich meist um Gebäude, die beispielsweise unter Denkmalschutz stehen etc.

Welche Vorteile hat eine Photovoltaikanlage zu bieten?

Die Vorteile einer Photovoltaikanlage beinhalten neben dem Einsparen von Stromkosten auch den Umweltschutz sowie zahlreiche weitere Vorteile:

  • Mit einer PV-Anlage leisten Sie einen positiven Beitrag zur CO2 – neutralen Energieerzeugung.
  • Als Betreiber einer PV-Anlage helfen Sie aktiv bei der Energiewende.
  • Schaffung eines passiven Zusatzeinkommens.
  • Sie profitieren vom selbst-erzeugten, günstigen Öko-Strom
  • PV Anlagen verfügen über eine sehr hohe Lebensdauer
  • PV-Anlagen sind nahezu wartungsfrei: Der Betrieb läuft automatisiert und ist vollkommen unkompliziert.
  • Ihre Immobilie gewinnt durch die Installation einer PV-Anlage an Wert.
  • Das Dach Ihrer Immobilie wird durch die Photovoltaik – Anlage vor der wetterbedingten Erosion geschützt.
  • Optisch kann eine PV-Anlage ein Haus durchaus aufwerten, da es der Immobilie einen modernen „Touch“ verleiht.

Wahre Geldanlage oder aber sichere Mieteinnahme

Eine Photovoltaikanlage ist, so sagt man, eine sichere Geldanlage. Warum? Aufgrund der gesicherten, regelmäßigen Erträge der Anlage. Die für 20 Jahre garantierte Vergütung durch die Einspeisung sorgt für fixe Einnahmen für den Betreiber einer Photovoltaikanlage.
Wenn Sie sich dazu entscheiden Ihre Dachfläche zu vermieten, sichern Sie sich langfristig eine gute Mietquelle, die Sie so gut wie nichts kostet!

Umweltschutz

Durch die Installation einer Photovoltaik-Anlage helfen Sie der Umwelt gleich in mehreren Aspekten:

  • Der gewonnene Strom aus Solarenergie ist eine der umweltfreundlichsten Energiequellen überhaupt: Es werden für die Erzeugung keinerlei fossilen Energieträger benötigt.
  • Der produzierte Strom aus einer PV-Anlage ist also Co2 – neutral und nimmt keinen negativen Einfluss auf unser Weltklima.
  • Im Gegensatz zur Verbrennung fossiler Energieträger oder gar der Stromgewinnung aus Atomenergie, ist der produzierte Strom aus eine Solaranlage absolut risikofrei und schädigt nicht die Umwelt und/oder Gesundheit.
  • Je mehr Ökostrom in das öffentliche Netz eingespeist wird, desto schneller gelingt die Energiewende.

Mit welchem Wartungsaufwand muss ich bei einer Photovoltaikanlage rechnen?

Photovoltaik – Anlagen zeichnen sich durch absolut geringe Aufwände für Wartung und Instandhaltung aus. Dennoch empfiehlt es sich in sehr überschaubaren Abständen, die empfohlenen Wartungen durchführen zu lassen. Um die Leistungsfähigkeit der Photovoltaik – Anlage möglichst am Maximum zu halten, werden die Oberflächen hierbei z.B. auf wetterbedingte Verunreinigungen überprüft. Auftretende Störungen lassen sich aber auch frühzeitig durch das regelmäßige Ablesen des Stromzählers erkennen: Wird der herkömmliche Output der Stromproduktion regelmäßig nicht erreicht, so könnte eine Störung vorliegen.

Wie sieht es mit der Leistungsfähigkeit bei zunehmendem Alter der Photovoltaikanlage aus?

Die Nutzungsdauer von einer Photovoltaikanlage ist unterschiedlich. Sie ist abhängig von den einzelnen Komponenten wie beispielsweise den Modulen, dem Wechselrichter oder dem Montagegestell selbst und deren Lebensdauer. Es hängt außerdem von der Auslegung und der Qualität der Montage sowie der Installation ab, wie lange das System nutzbar ist. Auch die regelmäßigen Wartungen und die Kontrollen spielen eine wichtige Rolle. Prinzipiell sagt man, dass eine Photovoltaikanlage eine durchschnittliche Lebens- und Nutzungsdauer von rund 30 Jahren zu bieten hat.

Wie lange sich die Solarmodule nutzen lassen, entscheidet sich von der Technik der Solarzellen. In der Regel lassen sie sich 20 bis 25 Jahre nutzen. Handelt es sich um sogenannte “kristalline Solarzellen” kann man von einer längeren Nutzungsdauer von bis zu 30 Jahren ausgehen.

Welche Lebensdauer ein Wechselrichter aufweist, ist ebenfalls unterschiedlich. Die meisten Wechselrichter versprechen eine Lebensdauer von rund 10 Jahren, ab dem Zeitpunkt, ab dem sie in Betrieb genommen wurden. Es gibt jedoch auch Modelle, die über 15 Jahre durchhalten. Je besser der Wechselrichter konfiguriert wurde, desto länger kann er auch halten.

Um was handelt es sich, wenn wir von Kilowatt peak (kWp) sprechen?

Die Leistungen einer Photovoltaikanlage werden in kWp gemessen. Die Werte beziehen sich dabei auf sogenannte “Idealbedingungen”, welche im realen Betrieb jedoch nicht immer erreicht werden können. Die Leistungen sind vor allem für Förderungen und deren Höhe entscheidend.

Bei Kilowatt Peak (Kwp) handelt es sich kurz gesagt, also um eine Kennzahl der Photovoltaik. Die Kennzahl zeigt die Spitzenleistung (kurz Peak) unter den Standard-Testbedingungen an. Es handelt sich also um die durchschnittliche Leistung einer Anlage.
Dies bedeutet beispielsweise, dass eine Anlage, die einen Wert von 1 kWp aufweist, rund 1.000 kW Strom im Jahr erzeugen kann.

Photovoltaikanlagen findet man heute in verschiedenen, unterschiedlichen Größen und Versionen. Daher kann auch die Leistungsfähigkeit der einzelnen Anlagen sehr verschieden ausfallen. Die Leistung kann selbstverständlich durch eine geringere Sonneneinstrahlung oder durch eine geringere Erwärmung der Solaranlage selbst unter den angegebenen Idealbedingungen verringert werden.

Wie viel Strom kann eine PV-Anlage erzeugen?

Der Ertrag von einer Photovoltaikanlage ist von einigen Faktoren abhängig. Hierzu zählen beispielsweise der regionale Standort, der Neigungswinkel oder die Ausrichtung. So gilt eine PV-Anlage mit 30 Grad Südausrichtung beispielsweise als ideal.

Die Frage, wie viel einem diese Technik wirklich bringt, ist wohl eine Frage, die am häufigsten gestellt wird. Prinzipiell kann man sagen: Je mehr Sonne die Photovoltaikanlage bekommt, desto höher ist am Ende auch der Ertrag.

Wie sieht es mit der Auswirkung von bewölkten Tagen auf die Stromgewinnung aus?

Es ist ein Irrtum zu glauben, dass Photovoltaikanlagen durchgehend eine direkte Sonneneinstrahlung benötigen, um Strom produzieren zu können. Auch an dunklen, bewölkten Tagen, können die Anlagen Strom produzieren. Richtig ist nur, dass bei starker, direkter Sonneneinstrahlung, die Stromgewinnung am höchsten ist.

Auch wenn es sich die wenigsten Menschen vorstellen können: Auch der Winter eignet sich der gut für die Solarstromproduktion, denn niedrige Temperaturen weisen einen sehr positiven Effekt auf die Solarzellen auf. Zudem kann Schnee das Sonnenlicht gut reflektieren, weshalb man auch im Winter zu überraschenden Leistungen kommt.

Können der Ertrag und die Lebensdauer positiv beeinflusst werden?

Photovoltaikanlagen heutiger Generationen sind für eine Betriebsdauer von ca. 50 Jahren ausgerichtet. In der Regel liegen die Garantien der Hersteller zwischen 10 und 25 Jahren.

Die Qualität der Photovoltaikanlage ist der größte Faktor, um auf Lebensdauer und Ertrag positiv Einfluss nehmen zu können. Aus diesem Grund sollten nur hochwertige Produkte von namhaften Herstellern verwendet werden. Auch die Installation selbst sollte von einem erfahrenen Fachteam erfolgen. Wartungsintervalle von ca. 2 Jahren sollten außerdem eingehalten werden. Wer diese Punkte beachtet, kann mit maximalen Erträgen und einer langen Lebensdauer rechnen.

Wer die Kraft der Sonne nutzt und sich für eine Photovoltaikanlage entscheidet, spart auf Dauer Geld und schont die Umwelt. Die Sonne gilt als unerschöpfliche Energiequelle und kostet für den Einzelnen praktisch nichts. Wer unabhängig von fossilen Brennstoffen sein und einen Beitrag zum Klimaschutz leisten möchte findet in der Photovoltaik eine gute Möglichkeit. Man selbst profitiert von sehr niedrigen Energiekosten durch die eigene Stromproduktion. Wichtig ist, dass die Anlagen jedoch qualitativ hochwertig sind. Auch die Installation sollte man in professionelle Hände geben und zuvor klären, ob sich eine Photovoltaikanlage an dem gewünschten Standort auch tatsächlich rentiert und die Installation möglich ist.