Photovoltaik – So wirst du Stromproduzent

Hausbesitzer machen mit bei der Energiewende – mit Photovoltaikanlagen auf dem Dach. Wir zeigen, wie die Anlagen funktionieren, wie sie sich rechnen und welche Förderung es gibt.

Photovoltaikanlage und Querschnitt durch eine Solarzelle

Photovoltaikanlage und Querschnitt durch eine Solarzelle

Bis 2030 will Österreich seinen kompletten Strombedarf mit erneuerbaren Energien decken. Photovoltaik leistet dabei einen wesentlichen Beitrag. Unter den EU-Staaten liegt das Land gemessen an der Kollektorfläche pro Kopf immerhin auf Platz drei. Die Nachfrage ist groß. Im Jahr 2019 wurden in Österreich 340.800 Megawatt Leistung neu installiert – so viel wie nie zuvor.Die Bundesregierung hat das Förderbudget für Photovoltaik-Kleinanlagen im Sommer 2021 um weitere 20 Millionen Euro aufgestockt.

Wie funktioniert Photovoltaik?

links: Zellen-Produktion, rechts: Modulfertigung
©bsw solar world ag

links: Zellen-Produktion, rechts: Modulfertigung

Photovoltaik nutzt die Sonnenenergie, indem das Licht in elektrische Energie umgewandelt wird. Bei Sonnenschein treffen die Lichtteilchen (Photonen) auf die Solarzellen und setzen Elektronen frei. Dadurch entsteht Strom, denn Strom ist nichts anderes als bewegte Elektronen.
 
Im Detail funktioniert das so: Die Solarzellen bestehen aus drei Schichten des Halbleiters Silizium, wobei die obere Schicht mit negativ geladenen Phosphor-Atomen angereichert (dotiert) ist und die untere mit positiv geladenen Bor-Atomen, dazwischen liegt die sogenannte Grenzschicht aus Silizium. Bei einem Halbleiter sind die Elektronen gebunden, aber bereits bei Zimmertemperatur lösen sich Elektronen aus ihrer Verbindung und geraten in Bewegung. Da bei der Solarzelle die obere Schicht negativ und die untere positiv geladen ist, bewegen sich die Elektronen bei Wärmeeinwirkung abhängig von ihrer Ladung zur oberen oder unteren Schicht, die jeweils mit einem Metallkontakt (Elektrode) versehen ist. Die Ladungen fließen über die leitenden Metallschichten ab.

Ein Wechselrichter wandelt den solaren Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um. Der kann für den Eigenbedarf genutzt werden. Überschüssiger Strom kann optional in einem hauseigenen Stromspeicher für die Nachtstunden gespeichert werden oder er wird ins Stromnetz eingespeist.

Wie bringt die PV-Anlage am meisten Strom?

 polykristalliner Silizium-Wafer
©BSW-Solar-Sunways

polykristalliner Silizium-Wafer

Der Ertrag einer Photovoltaik-Anlage hängt vom Wirkungsgrad der Module und dem Standort ab.
Es stehen drei Arten von Modulen mit jeweils unterschiedlichem Wirkungsgrad zur Auswahl. Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der Solarenergie in Strom umgewandelt wird. Am höchsten ist er bei Modulen mit Scheiben aus monokristallinem Silizium (Wirkungsgrad 19 bis 24 Prozent). Preiswerter ist polykristallines Silizium mit einem Wirkungsgrad von 16-20 Prozent. Am preiswertesten sind Dünnschichtzellen, bei denen die Halbleiterschicht auf Glas, Kunststoff oder eine Metallfolie aufgedampft ist. Sie haben einen entsprechend geringen Wirkungsgrad von sechs bis zehn Prozent. Der Standort hat einen großen Einfluss auf den Ertrag der Anlage. Denn je höher die Einstrahlung auf die Module ist, desto höher ist die produzierte Strommenge. Ideal ist eine nach Süden ausgerichtete Anlage mit um 30 Grad geneigten Modulflächen, die möglichst wenig durch Bäume, Berge oder benachbarte Gebäude verschattet wird.

Den eigenen Strom nutzen

Photovoltaik-Aufdachanlage in Mittelbach-Vasoldsberg
©BRAMAC-Dachsysteme-International

Photovoltaik-Aufdachanlage in Mittelbach-Vasoldsberg

Betreiber einer Photovoltaik-Anlage wollen möglichst viel des selbst produzierten Stroms selbst nutzen. So ist die Anlage am wirtschaftlichsten. Aus diesem Grund: Für den Strom aus dem Netz zahlen wir neben dem eigentlichen Strompreis auch Netzgebühren und Steuern. Für den Strom, den der Betreiber einer Photovoltaikanlage ins Netz einspeist, wird ihm aber nur der Marktpreis für den Strom gezahlt. Er muss für Strom also wesentlich mehr zahlen als er umgekehrt für den eigenen Strom bekommt.
 
Photovoltaik erzeugt mittags am meisten Strom, der Strombedarf der meisten Haushalte erreicht dagegen in den Morgen- und Abendstunden Spitzenwerte. Dadurch wird die PV-Anlage nicht optimal genutzt. Es lohnt sich also, den Energieverbrauch auf die Zeit zu legen, in der Strom produziert wird und zum Beispiel tagsüber die Waschmaschine laufen zu lassen, das E-Auto zu „betanken“ oder den Strom für die Wärmepumpe zu beziehen. Smart-Home-Systeme helfen dabei.

Batteriespeicher

Bei der optimalen Ausnutzung des selbst produzierten Stroms helfen Batteriespeicher. Sie speichern den Strom, der tagsüber nicht verbraucht werden kann, für die Nachtstunden. Wichtig ist, dass die Batterie richtig dimensioniert ist. Als Faustregel bei einem angestrebten Eigenverbrauchsanteil von 60 bis 70 Prozent gilt: Nutzbare Kapazität des Speichers in kWh = 1,2 bis 1,5 mal die kWp-Leistung der Photovoltaik-Anlage.

Ein Lithium-Solarstromspeicher für ein Einfamilienhaus kostet derzeit etwa 1.000 Euro je kWh Speicher-Nennkapazität. Eine intelligente Ladeelektronik steuert den Stromfluss zwischen der PV-Anlage, den Geräten im Haushalt, dem Speicher und dem öffentlichen Netz. Erst wenn der Speicher geladen ist, speist die PV-Anlage den überschüssigen Strom ins Netz ein.

Mit so einem Speicher erhöht sich der Autarkiegrad und damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage. Denn je nach Auslegung und Betriebsweise der Anlage lässt sich die Eigenverbrauchsquote von 29 Prozent auf bis zu 69 Prozent erhöhen.

Was kostet eine PV-Anlage?

Ein durchschnittlicher Haushalt mit vier Personen kann seinen Strombedarf mit einer Anlage einer Leistungsgröße von 5 kWp decken. Laut klimaaktiv, der Klimaschutzinitiative der Bundesregierung, liegen die Investitionskosten einer neuen Anlage je nach Größe, Qualität, Ausführung und Wirkungsgrad zwischen 1.100 und 2.000 Euro pro kWp. Bei den derzeitigen Strompreisen und Kosten für die Anlagen werden für Privathaushalte zehn bis zwölf Jahre veranschlagt, in denen sich die Investition in eine Anlage amortisiert. Je mehr des eigenen Bedarfs durch die PV-Anlage abgedeckt wird, desto schneller kann es gehen.

Förderung von Photovoltaik-Anlagen

Der Klima- und Energiefonds der Bundesregierung fördert neu installierte, im Netzparallelbetrieb geführte PV-Anlagen. Netzparallelbetrieb bedeutet, dass die PV- Anlage an das öffentliche Stromnetz angeschlossen ist. Gefördert werden Aufdachanlagen mit maximal 50 kWp. Es gelten aktuell folgende Förderpauschalen:

  • 250 Euro/kWp für 0 bis 10 kWp
  • 200 Euro/kWp für jedes weitere kWp zwischen >10–20 kWp
  • 150 Euro/kWp für jedes weitere kWp >20 kWp bis 50 kWp

Das bedeutet für eine Anlage mit 12 kWp Leistung:
 
10 x 250 Euro + 2 x 200 Euro = 2.900 Euro an Förderung.
 
Die Förderung beträgt unabhängig von den angegebenen Pauschalsätzen maximal 35 Prozent der anerkennbaren Investitionskosten.
 
Die Registrierung erfolgt ausschließlich online über www.pv.klimafonds.gv.at und ist in Abhängigkeit des zur Verfügung stehenden Budgets, bis 31.12.2022 möglich.
 
Neben den hier aufgeführten Förderungen auf Bundesebene durch den Klima- & Energiefonds gibt es weitere Maßnahmen durch Länder, einzelne Gemeinden und spezielle Institutionen. Weiterführende Links zu den Umweltförderungen der einzelnen Bundesländer finden sich auf oesterreich.gv.at.

Schritte zur PV-Anlage auf einen Blick

  • Details zur Anlage klären: Neigung, Orientierung zur Sonne, Verschattung, Schneelast
  • Angebote für Anlage und Stromspeicher einholen, Systemkosten (gesamte Anlage) vergleichen
  • Förderung beantragen
  • Anlage montieren lassen

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