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Gastkommentar

Autarkes Wohnen

Mit Photovoltaikanlage und Stromspeicher die Zukunft gestalten

Während die Strompreise immer weiter steigen, sinken die Anschaffungskosten für Photovoltaikanlagen und Stromspeicher von Jahr zu Jahr. Zahlreiche Förderprogramme von Bund und Ländern machen die private Energiewende derzeit so attraktiv wie nie. Ein Blick auf Theorie und Praxis.

Bereits im Jahre 1839 entdeckte der Franzose Alexandre Edmond Becquerel den lichtelektrischen Effekt. Bis zur Entwicklung der ersten Solarzelle dauerte es allerdings noch eine ganze Weile, denn erst im April 1954 präsentierten Forscher in den USA eine Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 6 Prozent. Weitere 30 Jahre später wurden die ersten Solaranlagen auf den Dächern deutscher Haushalte installiert. Seither ist viel passiert.

Inzwischen decken Photovoltaikanlagen in Deutschland insgesamt 8,2 Prozent des Brutto-Stromverbrauchs. An sonnigen Tagen werden teilweise bis zu 50 Prozent des momentanen Stromverbrauchs gedeckt. Dafür sorgen über 1,7 Millionen Anlagen mit einer Nennleistung von 49 Gigawatt.

Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage überhaupt?

Eine Photovoltaikanlage besteht aus zwei wichtigen Komponenten: den Solarmodulen auf dem Dach und dem Wechselrichter im (oder am) Gebäude. Fällt Licht auf die Solarzelle, wird das nicht leitende Material (meist Silizium) leitend und es fließt Strom. Im nächsten Schritt muss die auf dem Dach umgewandelte elektrische Energie für den Eigenverbrauch im Haushalt oder die Einspeisung ins Netz nutzbar gemacht werden. Diese Aufgabe übernimmt ein Wechselrichter, der den auf dem Dach generierten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom „umrichtet“.

Bei Privathaushalten bewegen sich die Photovoltaik-Anlagen in Deutschland für gewöhnlich im Bereich zwischen 6 und 9 Kilowatt-Peak (kWp). In unseren Breitengraden werden durchschnittlich 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom pro installiertem kWp erzeugt. Wer eine 6-kWp-Anlage auf seinem Dach betreibt, kann also jährlich mit rund 6.000 kWh Ertrag rechnen. Das entspricht in etwa dem durchschnittlichen Stromverbrauch eines 4-Personen-Haushalts pro Jahr in einem Einfamilienhaus mit elektrischer Warmwasserbereitung.

Stromspeicher erhöhen den Autarkiegrad eines Haushalts auf über 80 Prozent

Vor 15 Jahren waren Photovoltaikanlagen noch vergleichsweise teuer und wurden in erster Linie installiert, um den Strom in das öffentliche Netz einzuspeisen. Bei einer Einspeisevergütung von fast 60 Cent pro kWh war das durchaus lukrativ. Inzwischen sind die Preise für Photovoltaikanlagen deutlich gesunken, dafür beträgt aber auch die Einspeisevergütung Mitte 2020 nur noch knapp 9 Cent.

Aus diesem Grund geht der Trend aktuell zu einem möglichst hohen Autarkiegrad. Dieser beschreibt die Unabhängigkeit eines Haushalts vom öffentlichen Stromnetz. Liegt der Autarkiegrad beispielsweise bei 70 Prozent, bedeutet das, dass nur 30 Prozent des Stroms vom Energieversorger eingekauft werden müssen.

Um den Eigenverbrauch zu maximieren, werden inzwischen die meisten Photovoltaikanlagen zusammen mit einem Stromspeicher installiert. Dieser sorgt dafür, dass der tagsüber erzeugte Strom, der nicht im Haushalt verbraucht wird, nicht mehr primär (für 9 Cent pro kWh) ins Netz eingespeist, sondern gespeichert wird. Sobald die Sonne untergeht, übernimmt der Stromspeicher die Versorgung des Haushalts bis zum nächsten Morgen und verhindert, dass teurer Strom vom Energieversorger (für 30 Cent pro kWh) eingekauft werden muss.

Erfahrungsbericht: Das autarke Eigenheim

Kommen wir von der Theorie zur Praxis – und werfen einen Blick nach Süddeutschland. Genauer gesagt in den Enzkreis. Dort steht das Haus von meiner Frau und mir mit einer 28-kWP-Photovoltaikanlage auf dem Dach und einem 20-kWh-Stromspeicher im Technikraum. In den vergangenen zwölf Monaten haben wir über 29.000 kWh an Strom erzeugt und einen Autarkiegrad von 83 Prozent erreicht.

Für uns war schon immer klar, dass unser Haus möglichst nachhaltig und energieeffizient sein soll. Aus diesem Grund haben wir bereits bei der Planung auf einen möglichst geringen Primärenergiebedarf geachtet. Wir haben uns bewusst gegen Heizsysteme mit fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas, und für eine Luft-Wasser-Wärmepumpe entschieden. Diese nutzt die Umgebungsluft zum Heizen und zur Warmwasserbereitung. Das war der erste Schritt in Richtung energetische Autarkie, denn Umgebungsluft steht uns allen kostenlos und unbeschränkt zur Verfügung.

Allerdings braucht eine Luft-Wasser-Wärmepumpe zur Umwandlung der Umweltwärme in Heizenergie auch Strom. Abhängig von Effizienz und Gebäudegröße im Schnitt zwischen 3.000 und 6.000 kWh. Diesen wollten wir im Sinne der Energiewende möglichst klimafreundlich und umweltschonend selbst erzeugen – und was liegt da näher als eine Photovoltaikanlage.

In unserem Fall kommen noch weitere Besonderheiten dazu: Da ich selbstständig bin, arbeite ich in erster Linie im Home Office, wo sich auch der Server und andere IT-Komponenten befinden, die allesamt Strom verbrauchen. In Summe bringen wir es im Haushalt (ohne die Wärmepumpe) auf einen Verbrauch von rund 3.000 kWh. Und dann wäre da noch das Thema Elektromobilität. Ab Herbst 2020 haben wir zwei Elektroautos, die im Jahr rund 6.000 kWh Strom benötigen. Addiert man alles zusammen, kommt man auf einen Stromverbrauch von rund 13.000 kWh.

Diese 13.000 kWh wollten wir nahezu vollständig mit grünem Strom aus Solarenergie decken – und darüber hinaus noch zur Energiewende beitragen. Also dachten wir uns: Wenn schon, denn schon – und entschlossen uns, einfach die ganze Dachfläche mit Solarmodulen einzudecken.

Photovoltaikanlage mit 28 kWP Gesamtleistung, mit der wir durchschnittlich 80 bis 90 Prozent unseres Jahresenergiebedarfs decken.

100 Prozent lassen sich deshalb nicht erreichen, da in den Wintermonaten ab und an Schnee auf den Modulen liegt, die Wärmepumpe aber genau dann den meisten Strom benötigt. Einen gewissen Trade-off muss man immer eingehen.

Wenn wir in den Sommermonaten Strom „über haben“, speisen wir ihn ein – und er steht dem Netzbetreiber zur Verfügung.

Die Kosten-Nutzen-Rechnung

Seit wir gebaut und die Photovoltaikanlage auf dem Dach haben, begegnet uns im Alltag eine Frage immer wieder: „Lohnt sich das überhaupt?“

Grundsätzlich lässt sich diese Frage immer mit einem Ja beantworten. Es gibt nur wenige Gebäude und Dächer, auf denen eine Photovoltaikanlage keinen Sinn macht. Die Anschaffungskosten amortisieren sich abhängig von den gewählten Modulen, der Dachausrichtung und einigen anderen Faktoren nach acht bis zwölf Jahren. Bedenkt man, dass moderne Module eine Garantie von 25 Jahren haben und es entsprechende Anlagen auf eine Lebensdauer von 30 bis 40 Jahren bringen, wird schnell klar, warum sich die Investition für Hausbesitzer lohnt.

Allerdings muss man dennoch immer den Einzelfall betrachten. Wer den ganzen Tag im Büro verbringt und mit Gas heizt, hat einen anderen Stromverbrauch, als jemand, der eine Wärmepumpe nutzt und tagsüber sein Elektroauto lädt. Ein seriöser Solarteur, sprich ein auf Solaranlagen spezialisierter Elektriker, wird deshalb stets eine individuelle Wirtschaftlichkeitsberechnung unter Berücksichtigung aller Faktoren wie Stromverbrauch, Dachausrichtung, Dachneigung, etc. erstellen. Auf diese Weise lässt sich die „wirtschaftlichste“ Kombination aus Anlagen- und Speichergröße für einen Haushalt ermitteln.

Am günstigsten lässt sich eine Photovoltaikanlage übrigens bei einem Neubau oder einer Fassaden-/Dachsanierung realisieren, da hier ohnehin ein Gerüst benötigt wird, das vom Solarteur mitbenutzt werden kann. Durchschnittlich liegen die Kosten pro installiertem kWp in Deutschland abhängig von der Anlagengröße aktuell bei 1350 bis 1600 Euro (netto). Für eine Anlage mit 9 kWh Gesamtleistung und einem 7 kWh Stromspeicher müssen Verbraucher mit Investitionskosten von rund 20.000 Euro (netto) rechnen.

Eine Investition, die sich in den meisten Fällen nach einigen Jahren auszahlt – und das nicht nur für den Anlagenbetreiber, sondern auch für Klima und Umwelt.