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Photovoltaik: Selbst Strom erzeugen mit Solarenergie

Photovoltaik steht für die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität und ist eine der wichtigsten Energiequellen der Erneuerbaren Energien.

Elektrischer Strom aus Photovoltaik-Anlagen gewinnt in Deutschland seit den 1990er Jahren kontinuierlich an Bedeutung. So konnten im Jahr 2017 mit geschätzt 39,9 TWh erzeugtem Photovoltaik-Strom ca. 6,6 % des gesamten deutschen Brutto-Stromverbrauchs gedeckt werden. Ende des Jahres 2017 waren in Deutschland rund 1,64 Millionen Photovoltaik-Anlagen mit einer kumulierten Nennleistung von ca. 42,4 GW installiert. Mit dieser installierten Erzeugungsleistung wird die Photovoltaik in Deutschland nur von der Windenergie übertroffen.

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Photovoltaik erlebt eine dynamischen Entwicklung

Der Begriff Photovoltaik setzt sich aus dem griechischen Wort für Licht "Phos" und dem Namen des Physikers Alessandro Volta (Volt) zusammen. Eine Photovoltaikanlage wandelt Lichtenergie direkt in elektrische Energie um durch Nutzung des "photovoltaischen Effekts". Unter dem photovoltaischen Effekt versteht man die Freisetzung von positiven und negativen Ladungsträgern in einem Festkörper durch Lichteinstrahlung.

Die Stromgewinnung durch eine Photovoltaikanlage erspart der Umwelt den Ausstoß von Kohlendioxid und bedeutet vor allem eine Reduzierung der Abhängigkeit von Rohstoff-Ländern. Ökonomische Anreize wie das EEG (Erneuerbare-Energien-Gesetz) sowie die Entwicklung der Preise für fossile Energieträger (Öl und Gas) haben zu einer großen Akzeptanz und einer dynamischen Entwicklung der Photovoltaik geführt.

In Deutschland ist die Stromproduktion aus Photovoltaik kontinuierlich angestiegen. Gerade der Eigenverbrauch wird immer lukrativer. (Grafik: Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW-Solar))
In Deutschland ist die Stromproduktion aus Photovoltaik kontinuierlich angestiegen. Gerade der Eigenverbrauch wird immer lukrativer. (Grafik: Bundesverband Solarwirtschaft e.V. (BSW-Solar))

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So funktioniert eine Photovoltaikanlage

Eine Photovoltaikanlage besteht aus Solarmodulen, die wiederum aus miteinander verschalteten Solarzellen bestehen. Der in der Photovoltaikanlage produzierte Strom wird über Gleichstromleitungen zum Wechselrichter geführt. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in Wechselstrom um.

Bei einer netzgekoppelten Photovoltaik-Anlage wird der PV-Strom dann über einen Zähler ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Der ins Stromnetz eingespeiste Photovoltaik-Strom wird dann durch eine Einspeisevergütung entsprechend dem EEG vergütet. 

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage? (Grafik: Agentur für Erneuerbare Energien)
So funktioniert eine Photovoltaikanlage (Grafik: Agentur für Erneuerbare Energien)

Mit abnehmender EEG-Einspeisevergütung und steigenden Haushaltsstrompreisen wird der Eigenverbrauch des Photovoltaik-Stroms immer lohnender. Während Besitzer einer Photovoltaik-Anlage bei der Netzeinspeiszung im besten Fall eine Rendite von ein bis zwei Prozent im Jahr erreichen, sind es beim Eigenverbrauch sechs bis acht Prozent. Wollen Hauseigentümer also ihre Rendite erhöhen, sollten sie möglichst viel des eigenen Solarstroms selbst nutzen.

Aber: Nur durchschnittlich 20 bis 30 Prozent des Solarstroms verbrauchen Privathaushalte selbst. Dass die Eigenverbrauchsquote nicht höher ausfällt, liegt daran, dass die Photovoltaik-Anlage den meisten Strom am Mittag erzeugt, wenn die Sonne am intensivsten scheint. Dann sind viele Hauseigentümer jedoch bei der Arbeit oder benötigen nur wenig Strom. Um den Eigenverbrauch zu erhöhen, sollten elektronische Geräte mit Timer wie Waschmaschinen, Geschirrspüler oder Saugroboter deshalb möglichst mittags laufen.

Während der eigene Stromverbrauch teilweise auf die Phasen der Solarstromproduktion abgestimmt werden kann, helfen Batteriespeicher, den Eigenverbrauch weiter zu erhöhen. Mit speziellen PV-Stromspeichern lässt sich der Stromüberschuss vom Mittag für die Abendstunden speichern, wenn der Strombedarf in Privathaushalten am höchsten ist. Nutzen Hauseigentümer einen Photovoltaik-Speicher, können sie ihren Eigenverbrauch auf bis zu 80 Prozent steigern.

Fazit: Die Strompreise steigen und die Photovoltaik-Kosten sinken. Diese Scheren-Entwicklung ist der Grund, dass viele Experten annehmen, dass der Eigenverbrauch ein Renditemaß annimmt, dass sich mehr und mehr Hausbesitzer für eine Anlage vielfach mit Speicher entscheiden werden. Zudem wird die Investition in einen Photovoltaik-Stromspeicher von der Bundesregierung mit günstigen Krediten und einem Tilgungszuschuss gefördert.

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Online-Rechner zur Rentabilitätsberechnung

Der Photovoltaik-Ertrag ist ein wesentlicher Faktor für die Rentabilität einer Investition in eine Photovoltaik-Anlage. Als monetäre Kenngröße wird der physische Stromertrag mit der Vergütung (eingesparter Haushaltsstrompreis und/ oder Einspeisevergütung) multipliziert.

Dem Ertrag gegenüber stehen die Anschaffungskosten, gegebenenfalls Finanzierungskosten, sowie die Kosten für Betrieb und Wartung der Anlage. Die Rentabilität einer PV-Anlage ist gegeben, wenn über alle Betriebsjahre gerechnet der Ertrag höher ist als die Kosten. Es gilt:

Σ PV-Ertrag x Vergütung ≥ Gesamtkosten

Mit unserem Online-Rechner können Sie in wenigen Schritten den individuellen Ertrag einer Photovoltaik-Anlage auf Ihrem Dach und die Rentabilität dieser Anlage berechnen.

Experten-Tipp: Die Installation einer Photovoltaik-Anlage wird oft rein betriebswirtschaftlich bewertet. Demzufolge erfolgt die Photovoltaik-Auslegung oft anhand der Projektrendite oder des eigenen Stromverbrauchs im Gebäude. Dies führt zu kleineren Photovoltaik-Systemen oder verhindert deren Errichtung gänzlich. Gleichzeitig sind hohe Folgeschäden durch den Klimawandel abzusehen, weshalb die Errichtung von großen Photovoltaik-Installationen volkswirtschaftlich sinnvoll ist.

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"Lohnt sich Photovoltaik-Strom?" wurde am 23.04.2020 das letzte Mal aktualisiert.