Solartechnik: Photovoltaik und Solarthermie

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Solartechnik? Schon jeder weiß, dass sie funktioniert. Dafür brauchts eigentlich keine Beratung mehr. Aber noch viel zu wenige Menschen nutzen sie wirklich bewusst und effizient!

Mit der Energie der Sonne lässt sich heute durchaus wirtschaftlich Strom erzeugen. Solartechnik zum Wasser erwärmen und als Unterstützung der Heizung ist ebenfalls ein immer wichtiger werdendes Thema. 

Du hast ein helles Grundstück mit Gebäude? Du bist auf der Suche nach einer Solaranlage? Du willst keine Energien mehr verschwenden? Bei uns kannst Du mehr darüber erfahren, wie Du von Solartechnik profitieren kannst.

Wir erklären Dir den groben Überblick. Wir geben Dir praktische Tipps zu Vorteilen und Nachteilen an die Hand. Dazu noch hilfreiche Tipps zu Anlagen und Wartung. Das alles und so manche Info mehr kannst Du in diesem Artikel finden! 

Was gehört zur Solartechnik? 

Unter dem Begriff Solartechnik ist jede Technik zusammengefasst, die Energie von der Sonne in irgendeiner Weise nutzt, um daraus Energien etwa für die Anwendung im Haus zu produzieren. Mit Sonnenenergie kannst Du Wärme gewinnen, also heizen oder elektrischen Strom erzeugen. Erste Energie nennt man Prozesswärme. Bei der zweiten Energie geht es um den sog. grünen Strom. 

Manche bezeichnen die umgangssprachliche Solartechnik technisch präziser auch als Solarenergietechnik. Im technischen Prozess nutzt Solartechnik allein die kostenlos zur Verfügung stehende Energie der Sonneneinstrahlung zur Energieerzeugung. Manche Solaranlage braucht weitere Energieträger für den Betrieb, manche nicht. Unterm Strich erzeugen sie aber alle Energie!

„Suchen hat ein Ziel. Das heißt Finden! Bei moderner Solartechnik finden Nachhaltigkeit, Wirtschaftlichkeit und Sicherheit zusammen.“

Es gibt verschiedene Solaranlagen, die verschiedene technische Prozesse nutzen. Neue Produkte, die für Eigentümer von Immobilien – vor allem von Wohnimmobilien – in Frage kommen, sind ausnahmslos dezentrale Lösungen.

Kleiner Überblick über Lösungen, die Verbraucher am meisten interessieren (von A-Z): 

• Elektromobilität: Solarenergie als Unterstützung für die eigene Ladestation bzw. Wallbox vor dem Haus? Gibt’s natürlich schon! Den eigenen Solarstrom beispielsweise von der eigenen Photovoltaikanlage zum Tanken bzw. Laden nutzen und damit doppelt sparen. Das ist doch mal ein Ansatz, der echt smart klingt. Braucht Planung, lohnt sich aber. Finden wir!

• Photovoltaik: Eine Photovoltaik-Anlage wandelt Sonnenenergie in elektrische Energie um. Die sog. Solarzellen fangen die Solarenergie ein und verarbeiten deren energetisches Potenzial. Mit Photovoltaik (einer sog. PV-Anlage) erzeugst Du Deinen eigenen Strom. Braucht natürlich ebenso Planung, lohnt sich aber ebenso!

• Solarthermie: In einer Solarthermie-Anlage kannst Du Wasser oder andere zumeist flüssige Wärmeträger durch die Sonnenergie erwärmen. Die sog. Kollektoren fangen die Solarenergie ein und verarbeiten deren thermisches Potenzial. Das erwärmte Wasser oder Fluid wird generell zur Warmwassererzeugung oder zur Unterstützung der Heizung genutzt. Funktioniert wunderbar!

• Solararchitektur: Werden Gebäude – entweder direkt beim Neubau oder Altbauten bei Sanierung bzw. Modernisierung – daraufhin optimiert, wie sie bautechnisch die vorhandene Sonnenenergie optimal nutzen können, spricht man von Solararchitektur. Das gilt vor allem für moderne Passivhäuser, helle Wintergärten oder auch sich weitgehend selbst heizende Carports.

• Solar-Gewächshaus: Was für die Solararchitektur am und im Wohnhaus gilt, gilt freilich auch für das Gebäude zur Nutzung von Garten und Landwirtschaft. Mit solaroptimierten Gewächshäusern, Frühbeeten und Folientunneln kannst Du ebenfalls die Energie der Sonne als Heizung bzw. Verstärkung der Heizung zur Aufzucht und Kultur Deiner Pflanzen nutzen.

• Solarkocher: Kochen draußen bei Camping oder Zelten kann so einfach sein? Ja klar, mit einem Solarkocher zum Beispiel und zwar ganz ohne große Planung oder Beratung. Solche simplen Produkte bündeln meist Sonnenstrahlen mit einem transportablen Parabolspiegel. Der wiederum erhitzt einen Behälter, in dem Du dann kochen, braten, backen, grillen oder sogar frittieren kannst. Kochen mit Sonnenlicht? Geht ganz einfach mit einem Solarkocher!

• Solarspeicher: So richtig nutzen können Verbraucher, die ihre eigene Solarenergie erzeugen, den grünen Strom meist erst dann, wenn sie ihn auch speichern können. Dazu brauchst Du einen Energiespeicher mit ordentlich Leistung. Nicht sofort genutzte Strommengen müssen so nicht verloren gehen oder für wenig Geld eingespeist werden. Sie können für die spätere Nutzung vorgehalten werden. Deine elektrische Selbstversorgung rund um die Uhr steigt durch einen guten Stromspeicher enorm!

• Solar-Stirling: Das ist der eigentlich stärkere Bruder von Photovoltaik! In solchen Anlagen wird Solarenergie zunächst in mechanische Energie umgewandelt. Die Sonne treibt über einen Parabolspiegel solarthermisch einen sog. Stirling-Motor an. Der wiederum hält einen Generator in Schwung, der letztlich elektrischen Strom produziert. Solar-Stirling-Anlagen erreichen einen bis zu 30 % besseren Wirkungsgrad als klassische Photovoltaik-Anlagen. Jedoch sind sie sehr groß und teuer! Für Privatiers sind sie einfach noch nicht wirtschaftlich genug.

Technik im Detail: Solarzellen, Stromspeicher und Kollektoren 

Viele Systeme und Anlagen der Solartechnik finden bereits eine breite Anwendung. Diesen Bestsellern der Solartechnologie widmet sich dieser Abschnitt. Dazu gehören die Solarzellen, die in einem Solarmodul die Strahlungsenergie, also das Licht von der Sonne, in elektrische Energie umwandeln. Ebenso gehören dazu die Stromspeicher, in denen der Strom zur späteren Nutzung gespeichert wird. Und freilich betrifft das die Kollektoren etwa zur Warmwasserbereitung. 

Technische Komponenten im Solarmodul:

• Solarzellen im Solarmodul 
• Stromspeicher 
• Solarkollektoren

Info Solarzellen im Solarmodul

Die Solarzelle wird in der Fachsprache auch photovoltaische Zelle genannt. Deshalb entstand der Begriff Photovoltaik für diese Art der Solartechnik. Die einzelne Zelle ist ein relativ simples elektrisches Bauelement, das die Strahlungsenergie der Sonne direkt in elektrische Energie umwandelt. 

So dient die Photovoltaik zur Erzeugung von Elektrizität, ergo als Stromquelle. Der physikalische Effekt, der das leistet, ist der photovoltaische Effekt. Elektronen in der Solarzelle gehen beim Auftreffen des Sonnenlichts in eine andere Schicht über. Daraus entsteht ein Stromfluss. Solarzellen sind also nichts anderes als großflächig nebeneinander angeordnete Dioden. 

Solarzellen lassen sich technisch nach verschieden Kriterien unterscheiden, die da lauten (von A-Z): 

• Halbleitermaterial: Silizium, Cadmiumtellurid, Galliumarsenid und sog. Tandem-Solarzellen, bei denen verschiedene Materialien kombiniert werden 
• Kristallstruktur: kristallin und amorph 
• Materialdicke: Dünnschichtzellen und Dickschichtzellen

Aktuell bestehen die im Handel erhältlichen Solarzellen und PV-Module überwiegend aus Silizium. Die Leistung von Solarzellen wird gemessen in Watt Peak als Maß für die maximale Leistung, die ein Gerät unter optimalen Umständen erreichen kann. Die Abkürzung dafür lautet Wp bzw. kWp (Kilowatt Peak). Gute Solarmodule erreichen momentan einen Wirkungsgrad von 21 bis 22,6 Prozent. Solide Photovoltaik-Module erreichen mindestens 19 bis 20 Prozent Wirkungsgrad. 

„Info zur Einschätzung einer guten Beratung: Wichtig ist beim Vergleich der Anlagen die Unterscheidung von Wirkungsgrad und Nennleistung!“

Aktuelle gute Nennleistungen liegen je Solarmodul zwischen 350 und 450 Wp. Einige Module haben jedoch vor allem eine hohe Leistung, weil sie viel Fläche belegen. Andere mit einem hohen Wirkungsgrad haben eine hohe Leistung, weil sie mehr Strom auf weniger Fläche produzieren. Und bei allem nicht vergessen: Mehr Module wiegen auf dem Dach auch mehr! 

Hast Du also viel stabile Dachfläche zur Verfügung, lohnt es sich für Dich vielleicht auf günstigere chinesische Module mit einem Wirkungsgrad bis zu 20 Prozent zurückzugreifen. Ist Dein Angebot an Flächen auf dem Dach eher kleiner, solltest Du lieber top Produkte mit einem höheren Wirkungsgrad wählen. Das Ergebnis an Strom kann in Summe dasselbe sein. 

Info Stromspeicher

Wenn Du Dich für eine Solaranlage entscheidest, empfehlen wir Dir, Dich auch für einen Stromspeicher zu entscheiden. Nur mit einem Speicher profitierst Du maximal von Deiner Solaranlage. Den Strom, den Du erzeugst, kannst Du dann auch nutzen, wenn gerade keine Sonne scheint. Das lohnt sich mehr als das Einspeisen quasi für „Nichts“ beim örtlichen Netzanbieter.

Bist Du beispielsweise tagsüber nicht zu Hause, kannst Du den gespeicherten Solarstrom am Abend verwenden, um Licht anzumachen, TV zu sehen, zu kochen oder auch um im Internet zu surfen. Du machst Dich so viel unabhängiger von deinem Energieversorger. Ganz nebenbei senkst Du Deine Stromkosten für zugekaufte Elektrizität erheblich!

Was gute Stromspeicher können oder beinhalten sollten (von A-Z): 

• Allgemein: Wir empfehlen Dir generell lieber die Ausführung als Lithium-Ionen-Akkus anstatt als Blei-Akkus. Die Lithium-Ionen-Akkus haben diverse Vorteile gegenüber denen aus Blei.

• Größe: Die durchschnittliche Größe bzw. Kapazität eines Stromspeichers für Deine selbst betriebene Solaranlage auf dem Dach oder im Garten liegt aktuell in Deutschland zwischen 7 und 10 kWh.

• Ladetiefe: Von großem Vorteil ist bei Lithium-Ionen-Akkus die Entladetiefe von rund 90 Prozent. Die Blei-Akkus auf der anderen Seite können dagegen nur zu etwa 65 Prozent entladen werden.

• Angebot: Durchgesetzt haben sich deshalb seit einiger Zeit die Lithium-Ionen-Akkus. Diese Akkus besitzen auch eine erheblich längere Lebensdauer als Blei-Akkus. Das betrifft sowohl die kalendarische Lebensdauer als auch für die Anzahl der Ladezyklen.

• Umweltfreundlichkeit: Dass der Vergleich der Umweltverträglichkeit ebenso zugunsten der Lithium-Ionen-Akkus ausfällt, versteht sich von selbst. Ein hoher Anteil von Blei in Akkus ist immer problematisch für die spätere Entsorgung.

• Verbrauch: Ohne einen Speicher kannst Du im Durchschnitt nur ca. 30 Prozent Deiner erzeugten Energie wirklich selbst nutzen. Mal scheint die Sonne nicht, mal bist Du nicht zuhause usw. Durch einen guten Speicher kannst Du hingegen bis zu 60 oder sogar 80 Prozent von Deinem Strom selbst verbrauchen. Das lohnt sich!

• Wirkungsgrad: Lithium-Ionen-Akkus haben mit 95 Prozent einen wesentlich höheren Wirkungsgrad als Blei-Akkus, die nur knapp über 80 Prozent erreichen.

Besonders interessant ist in unserem kleinen Ratgeber noch zu erwähnen, dass sich auch das Nachrüsten alter Solaranlagen mit modernen Akkus lohnt. Inzwischen wurde in Deutschland in jeder zehnten Altanlage (10 Jahre oder älter) schon ein neuer Stromspeicher nachgerüstet. Das rechnet sich für Dich, gerade wenn es um stärkeren Eigenverbrauch und Energieautonomie geht. 

„Den eigenen Strom zu speichern und zu verbrauchen lohnt sich fast immer. Das ist so sicher wie das Amen in der Kirche.“

Wie lange ein Speicher hält und Leistung liefert, ist aufgrund des jungen Alters der Technik noch nicht ganz gesichert. Es gibt Unternehmen, die garantieren bei Kauf eines Garantiepakets 15 oder 20 Jahre Laufzeit auf ihre Speicher, wobei die Speicherkapazität nicht mehr als 20 Prozent abfallen darf. 80 Prozent Kapazität sind dann also versprochen. Artikel mit unter 10 Jahren Garantie solltest Du nicht wählen. 

Info Solarkollektoren

Sog. Solarkollektoren bzw. Solarthermie-Kollektoren können sich im konkreten Aufbau immer etwas unterscheiden. Alle Kollektoren arbeiten jedoch nach einem ähnlichen Prinzip. Fast alle besitzen zudem einen sog. Absorber als Herzstück. Dieser Absorber nimmt die Energie der Sonne auf, die auf den sichtbaren Kollektor trifft, und überträgt sie auf einen geeigneten Wärmeüberträger. 

Einige Kollektoren arbeiten dabei mit Luft, die meisten mit Wasser oder einem Wassergemisch aus Wasser und dem Frostschutzmittel Glykol, dem sog. Solarfluid. Dieses Mittel zur Wärmeübertragung kreist permanent im System. Die gewonnene Wärme gibt es an einen Speicher bzw. Pufferspeicher ab. Der setzt es zur Erwärmung von Brauchwasser oder zur Unterstützung der Heizungsanlage ein. 

Die häufigsten Solarthermie-Kollektoren sind (von häufig bis wenig gefragt):  

• Flachkollektoren: Flachkollektoren sind mit 90 Prozent der am meisten verbaute Typ. Sie haben ein gutes Verhältnis von Preis und Leistung. Diese Kollektoren werden von Laien auf den ersten Blick gerne mit Solarmodulen verwechselt. Geschützt unter robustem Solarglas zirkuliert der Absorber in Rohren aus Kupfer und nutzt den wärmenden Glashaus-Effekt. Flachkollektoren gelten als robust und langlebig.

• Röhrenkollektoren: Anders als beim Flachkollektor zirkuliert der Absorber bei einem Röhrenkollektor, wie der Name schon sagt, in einer Röhre. Mehrere Röhren sind nebeneinander angeordnet. Im Inneren der Röhren herrscht rings um den Absorber ein Vakuum. Dieser Aufbau macht diese Kollektoren extrem effizient. Sie erzielen im Sommer wie im Winter einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent.

• Luftkollektoren: Diese Lösungen sind eine Randerscheinung. Sicherlich sind sie kostengünstig und wartungsarm. Dafür sind sie mit einem Wirkungsgrad von 50 bis 75 Prozent aber auch nicht gerade besonders leistungsfähig. Luftkollektoren saugen frische Außenluft an, erwärmen sie solar und leiten sie zurück ins Gebäude. Im Prinzip machen Luftkollektoren wirtschaftlich nur Sinn, wenn Du zum Beispiel ohnehin schon parallel eine Luftheizung wie eine Wärmepumpe betreibst.

• Hybridkollektoren: Solche Kollektoren sind auch eher Produkte für die richtige Nische. Hybridkollektoren kombinieren das Prinzip des Solarkollektors mit dem des Solarmoduls. So eine Anlage erzeugt sowohl Prozesswärme zur Unterstützung von Heizung oder Warmwasser als auch Solarstrom. Diese Artikel sind vergleichsweise teuer, haben aber den großen Vorteil, dass sie wenig Platz benötigen.

• Schwimmbad-Kollektoren: Eher seht selten trifft man diese Kollektoren. Verständlich, denn sie kommen nur für Gebäude in Frage, die überhaupt einen Pool haben. Beim Schwimmbadkollektor fließt das Poolwasser meist durch einen Mattenabsorber und wird von diesem erwärmt, bevor es wieder zurück ins Becken strömt. Diese Kollektoren sind günstig, ihr Wirkungsgrad aber eher gering.

Generell kommt in jedem Solarthermie-Kollektor also ein viel einfacheres technisches Prinzip zur Anwendung als im Solarmodul. Vergleichen kannst Du es gerne mit Deiner Gartendusche! Ja, Du hast richtig gehört. Sicher erinnerst Du Dich, was passiert, wenn Du einen dunklen Gartenschlauch in die Sonne legst. Dann kommt nach ein paar Minuten Sonneneinstrahlung heißes Wasser heraus. Das Grundprinzip ist sehr einfach. 

„Solarthermie rechnet sich zur Warmwasserbereitung und zur Unterstützung der Heizung.“

Weil es bei der Solarthermie-Anlage um die Nutzung von Prozesswärme geht, nennt man sie auch Solarwärme-Anlage. Im nachhaltigen Gesamtkonzept von Heizung, Dämmung und Energetisierung Deines Bauprojekts können Solarthermie-Anlage eine sinnvolle Ergänzung sein.

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Du interessierst Dich für den Einbau von Solartechnik? Entweder für einen Neubau oder als Upgrade für ein Gebäude im Altbau? Dann können Dir unsere Fachpartner ein gutes Angebot unterbreiten. Fülle einfach das kostenlose und unverbindliche Anfrageformular aus. Die Experten vom Service melden sich dann bei Dir. Mit ihnen kannst Du alle weiteren Fragen über mögliche Produkte und Kosten besprechen.

Wartung von Solartechnik 

Eine gute gewartete Anlage arbeitet effizienter und sichert Deine Erträge. Allein mit der Reinigung der Module oder Kollektoren ist es dabei nicht getan. Für optimale Leistungen braucht es eine optimale Funktionstüchtigkeit. Solartechnik sollte deshalb regelmäßig der technischen Überprüfung eines Service Partner unterzogen werden. 

Bei einer professionellen Wartung werden alle wichtigen technischen Teile und Komponenten daraufhin überprüft, ob sie effiziente Leistungen liefern. Neben dem Test werden dabei für gewöhnlich auch die Anlagen gleich fachmännisch mit gereinigt. Doch worauf kommt es genau an bei der Wartung? Welche Informationen und Tipps sind wichtig? 

• Wartung der Photovoltaik-Anlage: Bei der Pflege der Photovoltaik-Anlage wird unter anderem gecheckt, ob alle Solarmodule korrekt befestigt sind, die Kabelverbindungen fest verbunden sind und der Solarspeicher richtig funktioniert. Außerdem kümmern sich die Techniker auch gleich um den Test vom Wechselrichter, der den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt.

  Teilweise nutzen die Techniker dabei auch gleich die Gelegenheit, um die Software der PV-Anlage auf den neuesten Stand zu updaten. Eine professionelle Wartung der Photovoltaik-Anlage durchführen zu lassen, empfiehlt sich mindestens im Turnus alle drei bis vier Jahre. Wirklich sicher ist man hierbei bei einem Turnus von zwei Jahren.

• Wartung der Solarthermie-Anlage: Bei der Pflege einer Solarthermie-Anlage wird insbesondere geprüft, ob die Solarflüssigkeit (Solarfluid) im System noch die nötige Qualität besitzt und wie angedacht zirkulieren kann. Der Check vom ph-Wert und vom enthaltenen Frostschutz ist dabei obligatorisch.

  Gute Techniker prüfen bei der Gelegenheit auch immer gleich den Zustand der Rohre mit, da beispielsweise bei fehlerhafter Isolation viel Energie und Wärme verloren gehen kann. Ebenfalls dem regelmäßigen Check-Turnus unterliegt die korrekte Funktion von Pumpen und Reglern. Eine professionelle Wartung der Solarthermie-Anlage durchführen zu lassen, empfiehlt sich im Turnus alle zwei Jahre.

Kosten von Solartechnik 

Auch wenn die genutzte Sonnenenergie selbst kostenlos ist, denn die Sonne schickt Dir keine Rechnung, ist die Anschaffung eines Solarsystems freilich nicht ganz für Umme zu haben. Im Gegenteil, während die Wartung kaum Geld verschlingt, ist die Finanzierung einer Photovoltaik-Anlage bzw. die einer Solarthermie-Anlage anfangs doch recht kostenintensiv. 

„Im Schnitt entstehen Dir bei einer Photovoltaik-Anlage mit einer Nutzungsdauer von 20 Jahren etwa 10 Cent pro Kilowattstunde an Kosten.“

Da die gekaufte Elektrizität vom Versorger heute in der Regel über 30 Cent kostet, läge Deine Ersparnis also mindestens bei etwa 20 Cent pro kWh. Eine Solarthermie-Anlage ist preiswerter in der Anschaffung. So oder so sind Photovoltaik und Solarthermie im Preis-Leistungs-Vergleich aber deutlich günstiger als zum Beispiel eine Kleinwindkraftanlage für private Nutzer.

Wir haben Dir in der folgenden Übersicht mal ein paar hilfreiche Beispiele zur Orientierung zusammengestellt: 

*Die Kosten verstehen sich als Preise für den Endverbraucher. 
**Schlüsselfertige Anlage einschließlich Mehrwertsteuer und Montage. Je nach Projekt und Verfügbarkeit bestimmter Zubehörteile kann der Preis (trotz sinkender Modulpreise) nach oben abweichen. 
***Die konkreten Leistungen von Photovoltaikanlagen sind durch verschiedene Faktoren beeinflusst. Als ungefähre Schätzung kannst Du veranschlagen, dass Du je installiertem kWp etwa 800-1.200 kWh Elektrizität pro Jahr erzeugst. Eine Anlage mit 7 kWp erzeugt pro Jahr im Durchschnitt folglich rund 7.000 kWh Solarstrom. 

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