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Stichworte: Solarthermie, Solarstrom (Fotovoltaik, Solarmodul, Flächenbedarf, Dach, Ertrag, zinsverbilligte Darlehen, Vergütung, Batteriespeicher),

Mit Hilfe der Sonnenenergie können wir sowohl warmes Wasser (Solarthermie) als auch Strom (Fotovoltaik) erzeugen.

Solarthermie

Bei der solarthermischen Nutzung der Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels sogenannter Kollektoren in Wärmeenergie umgewandelt. Die Solarwärme wird zur Erwärmung von Wasser zum    Duschen und Waschen oder zur Raumheizung eingesetzt.

Solarthermische Anlagen bestehen aus einem Solarkollektor, einer Regeleinheit mit Pumpe und einem möglichst gut gedämmten Warmwasserspeicher. Im Kollektor sammeln besonders beschichtete  Kupferbleche die Solarenergie. Unter den Blechen sind Kupferrohre befestigt, durch die eine Wärmeträgerflüssigkeit fließt. Die Regeleinheit mit der Pumpe sorgt dafür, dass die Wärme abtransportiert wird. Im Speicher wird die Wärme dann durch einen Wärmetauscher an das Brauchwasser abgeben. So steht das warme Wasser auch nachts oder an Regentagen zur Verfügung. Am häufigsten kommen Flach- oder Vakuumröhrenkollektoren zum Einsatz.

Beim Vakuumröhrenkollektor sitzen die dunklen Metallteile in einer doppelwandigen Glasröhre. Dadurch werden die Wärmeverluste, ähnlich wie in einer Thermoskanne verringert. Sie sind teurer als  Flachkollektoren, haben jedoch einen geringeren Flächenbedarf.

Die sog. Solarstation enthält kompakt montiert die wichtigen Bestandteile zur Regelung einer Solaranlage: Temperatur-, Druck- und Volumenstromanzeigen, Sicherheitsventil, Rückschlagklappe(n), Anschluss für Membranausdehnungsgefäß, evtl. Befüll- und Spüleinrichtungen, Solarkreispumpe und Regler.


Technische Skizze Solarthermie: links nur Heißwasser, rechts mit  Heizungs-unterstützung, Quelle: Agentur für erneuerbare Energien

Flächenbedarf: Bei einem durchschnittlichen Warmwasserbedarf von ca. 40 - 50 Liter pro Person sollte die Kollektorfläche bei Flachkollektoren 1,2 - 1,3 qm pro Person und bei Vakuumröhrenkollektoren 0,8 - 1 qm betragen. Ein 4-Personen-Haushalt benötigt etwa 4-6 Quadratmeter Kollektorfläche. Optimal dimensioniert und abgestimmt kann die Solaranlage den Warmwasserbedarf dieses Haushalts außerhalb der Heizperiode in der Regel vollständig abdecken. Etwa 60 Prozent der für die Trinkwassererwärmung benötigten Energie kann im Jahresdurchschnitt durch die Sonnenkollektoren eingespart werden. Je qm Kollektorfläche kann im Jahr ca. 30 Liter Heizöl eingespart werden. Der Pufferspeicher, der die Wärme über einige Tage speichern kann, sollte bei ca. 50 bis 80 Liter pro Quadratmeter Kollektorfläche liegen. Also für einen 4-Personen-Haushalt etwa 300 Liter. Soll die Solaranlage auch zur Heizungsunterstützung dienen ist für 10 qm Kollektorfläche ein Kombispeicher von etwa 700 Liter vorzusehen.

 Solaranlagen zur kombinierten Brauchwassererwärmung und Raumheizung sollten nach Süden  ausgerichtet sein und einen Anstellwinkel von ca. 40° haben.

Vortragsfolien von Dr.-Ing. Drück zu Solarthermie gibt's hier.

Die Zuschüsse wurden mehrmals geändert und gelten nur für Bestandsanlagen und nicht für Neubauten..  Eine Übersicht erhalten Sie hier. Solaranlagen verringern die Abhängigkeit von Öl und Gas und dienen dem Klimaschutz. 

Getestet: Solare Trinkwassererwärmung Das Öko-Test Magazin 09/2010 enthält einen Test mit 17 Solaranlagen (Flachkollektoren) zur Trinkwassererwärmung. Die untersuchten Anlagen sind ausgereift.   Einmal vergab Öko-Test ein „sehr gut“, dreizehn Anlagen wurden mit „gut“ bewertet, drei schafften unter den Testbedingungen nur ein „befriedigend“. Bewertet wurden die möglichen Erträge (solarer Deckungsgrad), die Wirtschaftlichkeit und die Dokumentation.

Getestet: Thermische Solaranlagen mit Heizungsunterstützung im Öko-Test Magazin 10/2010,      hier: http://presse.oekotest.de/presse/M1010-ThermischeSolaranlagen.pdf
17 Anlagen zur Trinkwassererwärmung und Heizungsunterstützung von unterschiedlichen Herstellern für   einen typischen Haushalt in einem durchschnittlichen Einfamilienhaus
 begutachten lassen.Alle solarthermischen Kombianlagen sind auf einem technologisch guten Stand und empfehlenswert.

 Hier finden Sie folgende   Preisangaben (Stand Jan 2012): Nur für Warmwasser:  Folgende Kosten fallen hier an:                                   6 m² Flachkollektoren: 1800 € (Jan 2012),                         Leitungen, Pumpen, Regelungstechnik, Montage & Rohre: 1.500 - 2.000 € , 300-l-Speicher: 1.300 € (Jan 2012)                         Jährliche Betriebs- und Wartungskosten: 60 €                           Insgesamt:  4.700 - 5.200 €                                                        Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 140-240 €  

staatliche Förderung bis 10 m2: 500 €                                   

Heizung und Warmwasser (Flachkollektor) für eine vierköpfige Familie. Folgende Kosten fallen an:                                              10 - 14 m² Flachkollektoren: 3.000 - 4.000 € (Jan 2012)Anlagekomponenten & Montage: 2000 - 2500 €,                            1000-l-Kombispeicher: 2000 € (Jan 2012)                                  Jährliche Betriebs- und Wartungskosten: 60 €                          Insgesamt: ca. 7.000 - 9.500 €                                           Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 500-700 €                                      Nicht berücksichtigt: staatl. Mindestförderungen 2000 €

Heizung und Warmwasser (Vakuumröhre) für eine vierköpfige Familie. Folgende Kosten fallen an:                                               7-10 m² Vakuum-Röhrenkollektoren: 7.000 - 8.500 € (Jan 2012)Anlagekomponenten & Montage: 2000 - 2500 €                              1000-l-Kombi-Speicher: 2000 € (Jan 2012)                                Jährliche Betriebs- und Wartungskosten: 60 €                             Insgesamt: ca. 11.000 - 13.000 €                                               Jährliche Heizöl-/Gas-Ersparnis: 500-700 €                                     staatl. Mindestförderung: 2000 €

Hier finden Sie ähnliche Kostenangaben.


Nachträglich angebrachte Solarthermische Anlage, Ableitung der Wärmeträger- Flüssigkeit über den (stillgelegten)  Kamin, Leonberg


Fotovoltaik - Solarstrom

Bei der fotovoltaischen Nutzung von Sonnenenergie wird die Strahlung der Sonne mittels Solarmodulen direkt in elektrische Energie umgewandelt.

Solarzellen erzeugen aus Sonnenlicht Gleichstrom, der von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Dieser wird ins Stromnetz des Energieversorgers eingespeist und vom Netzbetreiber mit 12,38 Cent (Aufdachanlagen bis 10 kWp) pro Kilowattstunde vergütet (Erneuerbare-Energien-   Gesetz, EEG, Stand 1/2016, s. unten).

Für den Stromverbrauch im Haus wird Strom wie bisher aus dem öffentlichen Netz über den Verbrauchszähler bezogen.

Solarmodul

Da einzelne Solarzellen nur eine geringe Leistung (ca. 1,5 Watt) abgeben, werden sie zu einem     Solarmodul verschaltet. Dieses enthält eine Glasabdeckung und in den meisten Fällen einen Aluminiumrahmen, der der Stabilität und der Befestigung dient. Die Abdeckung an der Oberseite lässt das Licht durch und schützt die Solarzellen gleichzeitig vor Wind und Wetter. In dieser Form wird es auf dem Dach oder der Fassade befestigt. Eine Solarzelle ist ca. 12,5 x 12,5 cm groß, Module gibt es in unterschiedlichen Größen. Ein Modul kann je nach Anzahl der Zellen eine Leistung zwischen 50 und 300 Watt haben.

Es gibt Solarmodule auf Siliziumbasis, polykristalline mit einer glitzernden Kristallstruktur und  monokristalline mit einer einheitlichen Zelloberfläche. Dünnschichtmodule,die sind nicht aus Zellen zusammengesetzt sind, bestehen aus photoaktivem Halbleitermaterial auf eine Trägerschicht (z.B.  Glas oder Kupferbahnen) . Der geringe Material- und Energieverbrauch bei der Herstellung sowie der mögliche hohe Automatisierungsgrad bieten beträchtliche Einsparpotenziale gegenüber der kristallinen Siliziumtechnologie. Dünnschichtmodule haben heute noch einen geringeren Wirkungsgrad und benötigen für die gleiche Leistung mehr Platz. Die maximalen Zellwirkungsgrade von monokristallinen Zellen betragen derzeit 18%, die maximalen Zellwirkungsgrade von polykristallinen Zellen 16%. Dünnschichtzellen   erreichen Zellwirkungsgrade bis zu 14%. Die Modulwirkungsgrade liegen bei Siliziumzellen bei 14 % und bei Dünnschichtzellen ca. 10 %.

Dach Optimal wäre es, wenn das Dach, auf dem die Fotovoltaikanlage installiert werden soll zwischen Südost und Südwest ausgerichtet ist. Der Neigungswinkel der Dachfläche sollte am besten zwischen 20  und 60 Grad betragen (optimal bei uns ca. 30°). Heute marktgängige Module benötigen zwischen 7 und    10 Quadratmeter je installiertem kWp (Kilowatt Peak, definiert als Leistung bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m²). Auch bei Abweichungen von der optimalen Südausrichtung sind noch gute Erträge zu erwirtschaften (s. Abb.).  


Platzbedarf: Eine Fotovoltaikanlage auf einem Schrägdach mit einer Nennleistung von ca. 1.000 Watt   (1,0 kWp) benötigt ca. 7 – 10 qm Dachfläche. Eine Fotovoltaikanlage auf einem Flachdach oder      Freiland mit einer Nennleistung von ca. 1.000 Watt (1,0 kWp) benötigt bei Aufständerung der Module     ca. 17 – 20 qm Dachfläche. (Die Modulreihen, müssen damit sie sich nicht gegenseitig verschatten, in   einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet werden, dadurch wird eine größere Fläche benötigt.)

Ertrag  Je kWp Anlagenleistung ist in je nach Lage und örtlichen Verhältnissen - bei optimaler Südausrichtung und einem Neigungswinkel der Module von etwa 30° mit einem Jahresertrag zwischen    800 und 1.000 kWh zu rechnen.

Für eine 4-kWp-Anlage in der Region Stuttgart wäre beispielsweise ein Jahresertrag von durchschnittlich 3.670 kWh zu erwarten, was bei einer Einspeisevergütung von ca. 12,31 ct/kWh (Inbetriebnahme März 2016)  eine Solarstrom-Jahreseinnahme von ca. 452 Euro ergibt.

Kosten Die Kosten für eine Foltovoltaikanlage sind in den vergangenen Jahren sehr stark    zurückgegangen. Heute (2016) bezahlt man für eine komplette Anlage je nach Größe zwischen 1200 €  und 1600 € je installierte kWp. Für eine Hausdachanlage mit einer Leistung von 5 kW (Fläche 35 - 40   qm) müssen Sie mit etwa 7 000 - 8 000 € Investitionsbedarf rechnen (Juli 2016)


technische     Skizze  Fotovoltaik auf dem Hausdach.       Quelle: Agentur für erneuerbare Energien             


Ausführlichere Information erhalten Sie unter: www.solarstromerzeugung.de http://www.solarfoerderung.de/technik_css/fakten.cfm?identifikation=01301, http://www.solarserver.de/wissen/photovoltaik.html

Einen Artikel "Steuer und Solarstromanlagen" finden Sie hier  http://www.solarstromerzeugung.de/photovoltaik-steuer.html

Die Einspeisevergütung durch den Netzbetreiber ist im Energieeinspeisegesetz geregelt, das am 11.7.14  neu geregelt worden ist (s. unten).

Wie hoch liegen die Vergütungssätze? neu!!!

Die Novelle EEG wurde am 11.7.14 verabschiedet und trat am 1.8.14 in Kraft. Den Text finden Sie hier. Ebenfalls wurde im Juli 2016 das EEG nochmals novelliert (Zusammenfassung hier: EEG 2017, Gesetzestext: hier). Für Anlagen bis zu 750 kW ändert sich nichts. Die Einspeisevergütung gilt weiterhin 20 Jahre.


Die im Gesetz angegebenen EEG Vergütungen sind in Netto-Preisen angegeben. Der Betreiber einer Photovoltaik Anlage kann sich zudem als Unternehmer beim Finanzamt einstufen lassen und die auf die Investitionskosten anfallende Umsatzsteuer als Vorsteuer geltend machen (d.h., er kann sie mit von    anderen im Rahmen seiner Stromerzeugung vereinnahmten Umsatzsteuer verrechnen oder erhält sie vom Finanzamt erstattet). 

Dauer der Vergütung (derzeitige Vergütungssätze: hier) für 20 Jahre plus Jahr der Inbetriebnahme. Juli 2016: für Anlagen bis 10 kWp 12,31 ct/kWh.

Zinsverbilligtes Darlehen der KfW. Maximal 25 Mio. €, Zinssatz bonitätsabhängig, auch bei Privatpersonen (Jan. 13 ab 1 %)
Laufzeit 5, 10 oder 20 Jahre; 1 bis 3 Jahre tilgungsfrei je nach Laufzeit; Sondertilgung jederzeit in    beliebiger Höhe möglich. Infos bei Banken und Sparkassen
Infos auch unter: http://www.kfw-foerderbank.de/

10.3.13: Förderung durch KfW für Solarstromspeicher. Jetzt werden Solarstromspeicher auch wirtschaftlich interessant. Gute Zusammenfassung erhalten Sie hier.

Ein weiterführender Link mit guten Informationen zum bBtteriespeicher finden Sie hier: http://enerkeep.com/DE/de#fuer-wen-lohnen-sich-solarbatterien 

Weitere Internetadressen: siehe Energiespar-Links

Beispiele für Fotovoltaikanlagen:


Fotovoltaikmodule als Sonnenschutz  für die Terasse im Neubau-gebiet Renningen, August 2008


Fotovoltaik auf der gesamten Dachfläche im Neubaugebiet in Renningen, August 2008


Fotovoltaik und Solarthermie im Neubaugebiet  in Renningen, August 2008



Fotovoltaik-Anlage auf dem Dach in Leonberg, 2008