Energie- und Umweltagentur des Landes NÖ
Energieberatung

Photovoltaik – Strom von der Sonne

Produzieren auch Sie zu Hause Ihren eigenen Strom aus der Sonne. Das war noch nie so einfach und so kostengünstig wie jetzt. Eine Photovoltaikanlage arbeitet ökologisch, geräuschlos und praktisch wartungsfrei.

Photovoltaik-Paneele

Strom ist der wichtigste und teuerste Energieträger in unseren Haushalten. Mit einer Photovoltaik-Anlage können Sie einen Teil des benötigten Stromes klimaschonend selbst erzeugen. Wir haben die wichtigsten Voraussetzungen für höchste Erträge und einen wirtschaftlichen Betrieb zusammengestellt.

Wie arbeitet eine PV-Anlage?

Die PV-Module erzeugen bei Lichteinfall eine Gleichspannung, die in den meisten Anwendungen durch einen Wechselrichter in netzkonforme Wechselspannung umgewandelt wird. Mit der Wechselspannung können Elektrogeräte im Haushalt sofort betrieben werden. Überschüssiger Strom wird ins Stromnetz eingespeist.

Eine Fläche von 5 – 7 m2 erzeugt eine Nennleistung von 1 Kilowatt peak (kWp) und liefert ungefähr 1.000 kWh Strom pro Jahr. Die Nennleistung wird bei optimaler Sonneneinstrahlung erreicht.

Die PV-Module bestehen meist aus monokristallinen oder polykristallinen Siliziumzellen. Monokristalline Zellen sind teurer, haben aber auch den besseren Wirkungsgrad und benötigen dadurch kleinere Montageflächen. Pro kWp Leistung werden etwa 5 m2 Fläche bei monokristallinen Modulen und etwa 7 m2 Fläche bei polykristallinen Modulen benötigt.

Bei Ausfall oder Abschaltung des Stromnetzes stoppt auch der Wechselrichter aus Sicherheitsgründen die Stromlieferung. Wer bei einem Stromausfall eine Notstromversorgung haben möchte, kann einen inselfähigen Wechselrichter in Kombination mit einer automatischen Netztrennung und einem Batteriespeicher einbauen. Ihr Installateur kennt die Technik und informiert Sie gerne über die Details.

Montage der PV-Module

Die PV-Module werden idealerweise auf einer Dachfläche nach Süden montiert, die ganzjährig schattenfrei ist und eine Neigung von etwa 30° aufweist. Auf Flachdächern ist eine Aufständerung notwendig. Möglich ist auch eine Ost-West-Ausrichtung, dadurch reduziert sich der Jahresertrag um ca. 15 %.
Die Befestigung der Module auf der Dachkonstruktion sollte sorgfältig geplant und ausgeführt werden. Das System muss Schneelast und Windkräften standhalten und wasserdicht sein. Bei Flachdächern ist eine eigene Konstruktion zur Aufstellung der Module erforderlich.
Mit zunehmender Wärme sinkt die Stromproduktion der PV-Module. Für eine bessere Kühlung werden sie mit einem Abstand von ca. 15 cm zur Dachoberfläche montiert.

Absolute Schattenfreiheit ist für einen hohen Ertrag wichtig, da bereits ein kleiner Schatten die Stromproduktion eines ganzen Strings verhindern kann. Es gibt technische Lösungen wie Moduloptimierer oder Bypass-Dioden, um diesen Nachteil zu reduzieren.

Meist werden mehrere PV-Module in Reihe geschaltet, man spricht dann von einem „String“. Bei diesem System ist die Verkabelung einfach und es wird wenig Material benötigt. An herkömmliche Wechselrichter können 3 Strings angeschlossen werden.

Sicherheit

An den Leitungen zwischen PV-Modulen und Wechselrichter können bei Sonnenschein sehr hohe Spannungen von einigen hundert Volt entstehen.  Aus diesem Grund ist auf eine fachgerechte Installation zu achten. Die hohen Spannungen können bei Bränden unter Umständen auch für Einsatzkräfte gefährlich werden. Deshalb werden seit einigen Jahren spezielle Schulungsmaßnahmen für Feuerwehrleute zum Löschen von Bränden mit potentiellen Starkstromquellen angeboten. Ein zusätzlicher Feuerwehrschalter, der die Photovoltaikanlage stromlos schaltet, kann als weitere Schutzmaßnahme eingebaut werden. Ebenso werden Hinweisschilder angeboten, die auf die vorhandene Photovoltaikanlage aufmerksam machen.

Grafik: Funktionsweise einer Photovoltaik-Anlage mit Überschusseinspeisung.
Photovoltaik-Anlagen mit Überschusseinspeisung verwenden den erzeugten Strom sofort für die Elektrogeräte im Haushalt. Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Welche PV-Anlage passt zu mir?

Anlagengröße

Die optimale Anlagengröße ist in erster Linie von Ihrem Stromverbrauch abhängig. Pro 1000 kWh Stromverbrauch im Jahr ist eine Anlagenleistung von ca. 1 kWp empfehlenswert.

Beispiel: Für eine 4-köpfige Familie mit einem Stromverbrauch von 4.200 kWh pro Jahr (laut Jahresrechnung) kann eine PV-Anlage mit 4 kWp empfohlen werden.

Wenn Sie den Kauf eines Elektroautos überlegen, sollte die PV-Anlage um 3 bis 4 kWp größer geplant werden.

Für kleine Anlagen bis 0,5 kWp ist die Installation eines Photovoltaik Balkonmoduls eine sehr einfache Möglichkeit die eigene PV-Anlage selbst zu errichten. Ihr Netzbetreiber gibt Auskunft, welche Produkte erlaubt sind.

Aufstellungsort

Einen hohen Einfluss auf den Stromertrag und die Wirtschaftlichkeit hat der Aufstellungsort der PV-Module.

Verschiedene Möglichkeiten mit Hinweisen zum Stromertrag und den Montagekosten:

  • Schrägdach nach Süden
    hohe Stromerträge, geringe Montagekosten
  • Schrägdach Ost-/West-Ausrichtung
    mittlere Stromerträge jedoch sehr gut im Eigenverbrauch, geringe Montagekosten
  • Flachdach, freie Aufstellung
    hohe Stromerträge weil Anlage optimal ausgerichtet werden kann, höhere Montagekosten durch Aufständerung der Module
  • Integration der Module in die Fassade
    geringe Stromerträge durch senkrechte Montage, geringe Montagekosten
  • Nachgeführte Anlage
    durch die Nachführung sehr hohe Stromerträge, aber auch sehr hohe Montagekosten

Weitere Kriterien für die Aufstellung der Module:

  • Standort der Anlage
    Sonnige Lagen sind optimal, nebelige Lagen im Talboden oder Senken verringern den Stromertrag um bis zu 30 Prozent.
  • Aufstellungswinkel bzw. Dachneigung
    Den höchsten Stromertrag liefern PV-Anlagen mit einem Aufstellungswinkel von 20 bis 40 Grad, den geringsten Ertrag haben Anlagen, die in die Fassade integriert sind (90 Grad).
  • Verschattung
    Nur wenn keine Beschattung der Module durch andere Häuser, Rauchfänge, Dachgaupen oder Bäume gesichert ist, kann mit optimalem Ertrag gerechnet werden.

Es muss nicht immer Süden sein. Sonnenstrom wird auch mit Ost/West ausgerichteten Anlagen geerntet. Im Video erläutert DI Matthias Komarek, eNu.

Wirtschaftlichkeit

Ob eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich genutzt werden kann, hängt von den Installationskosten, den Betriebskosten und den Stromerträgen ab.

Moderate Installationskosten einer PV-Anlage sind Voraussetzung für eine wirtschaftliche Gesamtbilanz. Für eine grobe Bewertung können folgende Installationskosten für eine 5 kWp-Anlage verwendet werden (Stand 2020):

Installationskosten pro kWp Gesamtpreis 5 kWp-Anlage Bewertung
1.500 Euro 7.500 Euro günstig
1.900 Euro 9.500 Euro durchschnittlich
2.300 Euro 11.500 Euro teuer

Die angegebenen Kosten beziehen sich auf Schrägdachanlagen, inkl. MwSt. und fertig montiert. Förderungen verringern den genannten Betrag. Bei kleineren Anlagen werden die Kosten pro kWp höher, bei größeren Anlagen werden die Kosten pro kWp geringer.

Die Betriebskosten beschränken sich hauptsächlich auf Reparaturen, weil Photovoltaikanlagen praktisch wartungsfrei arbeiten. Die Erfahrung zeigt, dass manchmal Module defekt werden oder der Wechselrichter nicht mehr funktioniert. Einige Anlagenhersteller kalkulieren die Betriebskosten mit 200 Euro pro Jahr, das entspricht etwa einem Wechselrichtertausch alle 10 Jahre.

Der Stromertrag einer PV-Anlage liegt bei ungefähr 1.000 kWh pro kWp Anlagenleistung im Jahr. Dieser Stromertrag erwirtschaftet folgende Gewinne:

  • Kostenersparnis durch selbst verwendeten PV-Strom.
    Der Wert liegt im Schnitt bei ca. 20 Cent pro selbst verwendeter kWh.
  • Ertrag aus dem Verkauf von PV-Strom, der als Überschuss ins Stromnetz eingespeist wird.
    Der Wert liegt bei 4 - 9 Cent pro verkaufter kWh und ist abhängig vom Einspeisevertrag mit dem Energieversorger.

Es zeigt sich, dass selbst verwendeter PV-Strom (Eigenverbrauch) einen recht hohen Wert hat und Strom der verkauft (eingespeist) wird, einen geringen Wert hat. Ein hoher Eigenverbrauch des erzeugten PV-Stromes ist deshalb ein wirtschaftlicher Vorteil.

Ein Beispiel für eine Anlage mit 4 kWp (= ca. 4.000 kWh Stromerzeugung pro Jahr) und einer Einspeisevergütung von 5 Cent/kWh:

  1. Bei 20 % Eigenverbrauch liegt der jährliche Ertrag bei 320 Euro.
  2. Bei 50 % Eigenverbrauch liegt der jährliche Ertrag bei 500 Euro.

Die Gesamtbilanz einer Photovoltaikanlage kann durch niedrige Anschaffungskosten, Nutzung von Förderungen, optimale Installation der Anlage und hohe Eigennutzung des erzeugten PV-Stromes positiv beeinflusst werden. Werden diese Punkte erfüllt, können die Anlagekosten schon nach 10 bis 12 Jahren erwirtschaftet werden, wodurch sich der Reinertrag in der verbleibenden Lebensdauer (bis weit über 20 Jahre) wesentlich erhöht und zu einer sehr positiven Gesamtbilanz führt.

Wie kann ich den Eigenverbrauch erhöhen?

Je mehr vom erzeugten Strom selbst verbraucht wird, desto wirtschaftlicher wird die Anlage. Der Eigenverbrauch ist von mehreren Faktoren abhängig und liegt im Schnitt bei 10 bis 25 %. Durch optimale Verwendung von Elektrogeräten kann dieser Wert auf bis zu 50 % erhöht werden. Eine weitere Steigerung ist mit einem Stromspeicher oder einem Elektroauto möglich.

Zum besseren Verständnis für hohen Eigenverbrauch ist es wichtig die Produktionszeiten einer PV-Anlage zu kennen. Viel Strom wird nur bei Sonnenschein geliefert. Im Tagesverlauf ist das meistens die Zeit um Mittag. Im Jahresverlauf werden etwa 70 % des gesamten Jahresstromes im Sommerhalbjahr von April bis September erzeugt. Beim optimierten Eigenverbrauch werden Elektrogeräte vorrangig in den Zeiten mit Sonnenschein betrieben.

Tipps für hohen Eigenverbrauch:

  1. Elektrische Haushaltsgeräte vorrangig am Tag nutzen
    Wenn möglich, Kochen oder Backen bei Tageslicht. Einlagerungen in Kühlschrank und Gefriertruhe bis Mittag z.B. nach dem Einkauf am Vormittag.
  2. Programmierbare Einschaltzeiten von Geschirrspüler, Waschmaschine oder Wäschetrockner nutzen und die Geräte nur bei Tag, z.B. vor nach dem Kochen oder Backen einschalten.
  3. Elektrische Gartengeräte verwenden
    Rasenmäher, Rasentrimmer, Vertikutierer, Holzkreissäge, Hochdruckreiniger etc. werden meist bei Sonnenschein mit hoher PV-Stromproduktion verwendet.
  4. Über eine Zeitschaltuhr Akkus z.B. für ein e-bike, Akku-Rasenmäher, Akku Bohrmaschinen nur am Tag laden.
  5. Warmwasserspeicher mit Wärmepumpe installieren
    und die Aufheizzeiten auf den Tag verlegen z.B. durch eine Zeitschaltuhr.
  6. Elektro-Heizstab für Warmwasserspeicher installieren
    und die Aufheizzeiten durch den Wechselrichter steuern. Geheizt wird dann nur bei Stromüberschuss.
  7. Geräte zur PV-Ertragsoptimierung installieren
    Smart Home Haussteuerungen oder andere Steuersysteme können Haushaltsgeräte so steuern, dass der erzeugte Photovoltaikstrom bestmöglich verwendet wird.
  8. Große Stromverbraucher auf Stromertrag der PV-Anlage abstimmen
    z.B. Klimageräte, Schwimmbadpumpe nur bei Sonnenschein automatisch einschalten.
  9. Auf ein Elektroauto umsteigen
    ist optimal, wenn das Elektroauto tagsüber von der PV-Anlage aufgeladen werden kann. Intelligente Regelungen zur PV-Ertragsoptimierung ermöglichen sogar genau jenen Stromüberschuss zu laden, der ins Stromnetz geliefert würde.
  10. Elektrische Haushaltsgeräte mit hohem Stromverbrauch z.B. zum Waschen, Backen, Kochen, Trocknen, Bügeln oder zur Gartenarbeit nicht gleichzeitig betreiben, sondern nacheinander. Die Leistung der PV-Anlage reicht dann sicher aus, um jedes Gerät mit selbst erzeugtem Strom zu versorgen.

Strom speichern

Ein Stromspeicher kann eine hohe PV-Stromproduktion - meist zur Mittagszeit im Sommer - zwischenspeichern und am Abend bzw. in der Nacht wieder zur Verfügung stellen. Damit gelingt es, bis zu 80 % des produzierten PV-Stromes selbst zu verbrauchen. Ein Stromspeicher mit 4 kWh nutzbarer Kapazität kostet derzeit etwa 6.000 Euro (Stand 2020). Ein wirtschaftlicher Einsatz ist bei diesen Preisen nicht immer gegeben.

Das spricht für die Anschaffung eines Speichers:

  • Der eigene PV-Strom kann rund um die Uhr selbst konsumiert werden.
  • Stromversorgung im Falle eines Blackouts, sofern das System dafür ausgelegt ist.
  • Stabile Energiekosten, da man unabhängiger von Stromlieferanten wird.

Elektroautos als Stromspeicher:

Die neueste Generation von Elektroautos kann die Batterie des e-Autos als Stromspeicher für den Haushalt nutzen. Die Technik ist unter dem Begriff „Flexibles Laden“ (vehicle to grid, V2G) bekannt. Beim Kauf eines V2G-Autos ist der Stromspeicher für das Haus sozusagen kostenlos inkludiert. Derzeit wird V2G in mehreren Pilotprojekten getestet, in Zukunft kann damit die eigene Photovoltaikanlage optimal genutzt werden.

Der Weg zur eigenen Photovoltaikanlage

Für Privatpersonen:

  1. Klären Sie, ob eine Installation rechtlich und technisch möglich ist. Das gilt vor allem bei Miethäusern und Genossenschaftswohnungen. Auch im innerstädtischen Gebiet oder bei denkmalgeschützten Gebäuden sind PV-Anlagen nicht immer erlaubt.
    Kann eine eigene PV-Anlage nicht gebaut werden, besteht die Möglichkeit zur Beteiligung an einer Gemeinschaftsanlage. Informationen über diese Art der solaren Stromerzeugung erhalten Sie bei der Energieberatung NÖ.
  2. Grundsätzliche Fragen wie Anlagengröße, Standort für Wechselrichter, Leitungsführung mit einem PV-Profi besprechen.
  3. Einholen konkreter Angebote und Vergleich der Kosten.
  4. Klärung der Finanzierung und Information über Förderungen.
  5. Benachrichtigung Ihrer Gemeinde über die geplante PV-Anlage. Normalerweise reicht eine Bauanzeige für die Genehmigung aus.
  6. Technische Abklärung mit zuständigem Netzbetreiber:
    Zählpunkt beantragen; Netzzugangsvertrag festlegen.
  7. Förderung beantragen.
  8. Auftragsvergabe und Errichtung der Anlage.
  9. Netzparallelschaltung durch den Netzbetreiber (inkl. Installation eines eigenen Stromzählers).
  10. Überprüfen, ob die Anlage ausreichend versichert ist.

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