Sommer, Sonne, Strom…Sonnenenergie im Energiemix des Eigenheims

Solarenergie wird sowohl bei Unternehmen, als auch Privateigentümern immer beliebter. Laut Bundesverband Solarwirtschaft (BSW) gingen im Jahr 2018 Solarstromanlagen mit einer Spitzenleistung von 2.960 Megawatt neu in Betrieb – ein Plus von 68 Prozent zum Vorjahr. Die hohe Nachfrage geht nicht nur auf sinkende Preise bei Photovoltaikmodulen zurück.

Die Kombination mit Stromspeichern macht Solaranlagen zunehmend attraktiver, da nun die Nutzung des Sonnenstroms flexibel und auch in den Abend- und Nachtstunden möglich wird.

 

Deutschlandweiter Anteil von Solarenergie steigt
Das neue Jahrhundert ist noch gar nicht so alt, da wurde ihm bereits der Superlativ „Jahrhundertsommer“ zugeschrieben. Zweifelsohne war 2018 ein Sommer mit unterdurchschnittlichen Regenmengen und überdurchschnittlichen Temperaturen und Sonnenstunden – insbesondere im nördlichen und mittleren Teil Europas. Bereits im November 2018 verzeichneten einige Wetterstationen eine deutlich längere Sonnenscheindauer innerhalb eines Kalenderjahres seit Beginn der Aufzeichnungen. So wurden z.B. in Dresden 2.071 Sonnenstunden gezählt, im Mittel sind es hier 1.659 Stunden.

Nach Angaben des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE), deckte die Photovoltaik im vergangenen Jahr mit insgesamt 46 Terawatt-Stunden (TWh) ca. 8,7 Prozent des Netto-Stromverbrauchs in Deutschland. An sonnigen Werktagen kann der Sonnenstrom zeitweise bis zu 45 Prozent, an Sonn- und Feiertagen bis zu 60 Prozent unseres momentanen Stromverbrauchs in Deutschland abdecken.

 

Solarzellen punkten mit Energieeffizienz, geringen Kosten und Langlebigkeit
Die große Nachfrage nach Solarsystemen spiegelt sich vor allem in einer hohen Marktreife wider, die die Produkte mittlerweile erreicht haben. In Halle (Saale), am Fraunhofer-Institut für Mikrostruktur von Werkstoffen und Systemen (IMWS) in Halle (Saale), wird bereits seit Beginn des Solarbooms, Anfang der 2000er Jahre, an Materialien, innovativen Werkstoffen und der Verbesserung des Wirkungsgrads geforscht.

Prof. Dr. Ralph Gottschalg, Leiter des Fraunhofer-Centers für Silizium-Photovoltaik CSP in Halle (Saale), weist vor allem auf die hohe Energieeffizienz hin, die Solarzellen heute erreichen. „Der nominelle Wirkungsgrad von kommerziellen Modulen auf Basis von Silizium-Solarzellen liegt derzeit bei knapp 17 Prozent und auch Module mit Spitzenwerten von über 20 Prozent sind schon verfügbar“, so Gottschalg. Bereits kleinste Verbesserungen des Wirkungsgrades können für Anbieter einen entscheidenden Wettbewerbsvorteil darstellen.


Auch die Produktionskosten sind in den letzten Jahren deutlich gesunken. „Der durchschnittliche Endkundenpreis für Dachanlagen liegt heute bei etwa 1.200 Euro pro kWp. Vor zehn Jahren war er noch viermal so hoch“, macht Gottschalg die Kostenentwicklung deutlich. Zuletzt wird auch durch zuverlässigere Materialien die Nutzungsdauer von Solarsystemen erhöht. So geben Hersteller bereits heute Leistungsgarantien von 20 bis 25 Jahren, vereinzelt auch bis 30 zu Jahre, für einen maximalen linearen Leistungsabfall von 20 Prozent. Diesen materialbasierten Leistungsabfall weiter zu reduzieren, darin liegt eine der zukünftigen Aufgaben der Materialforscher aus Halle.

Solarsysteme in Kombination nutzen
Nicht zuletzt sind Solarsysteme vor allem in Kombination mit anderen Technologien erfolgreich im Einfamilienhausbereich einsetzbar. Die Nutzung von Solarthermie zur Aufbereitung von Brauchwasser ist bereits üblich und weit verbreitet. Dabei kann die Sonnenenergie zur Warmwasserbereitung oder Heizungsunterstützung genutzt werden. Im Idealfall wird der Heizkessel im Sommer für die Bereitstellung von Warmwasser gar nicht mehr benötigt.

 

Solarstrom wird am Abend verfügbar
Neu ist hingegen die Möglichkeit der Speicherung des am Tage erzeugten Solarstroms. Gerade bei niedrigen Einspeisevergütungen ist es für private Hausbesitzer heute lukrativer, Strom für den Eigenbedarf zu produzieren. Durch die Möglichkeit der Stromspeicherung erhöht man so die Unabhängigkeit von Strompreis und Einspeisevergütung. Mit kleinen, stationären Akkus im Haus lässt sich der Eigenverbrauch von Solarstrom heute bis in die Abendstunden hinein ausdehnen. Der Eigenverbrauch des Sonnenstroms kann somit im Privathaushalt bis auf 60 Prozent erhöht werden, was die Stromkosten drastisch reduziert.

An einem sonnigen Tag wird der Solarstrom, je nach Verbrauchsprofil des Haushalts, zunächst ins Netz eingespeist oder selbst verbraucht. Zum Nachmittag wird der Stromspeicher aufgeladen und die Energie ist je nach Verbrauch bis in die Abendstunden verfügbar.

Moderne und flexible Stromspeicher nutzen
Wichtig dabei ist, auf moderne Stromspeicher mit einem entsprechenden Energiemanagement zu setzen. Denn eine aufgeladene Batterie, die dauerhaft unter voller Spannung steht, verlangt dem Material einiges ab. Bei modernen Anlagen wird der Ladeprozess – in Abhängigkeit von Wetter und Verbrauchsprofil – so gesteuert, dass sich die höchstmögliche Ladekapazität erst kurz vor Sonnenuntergang einstellt. Der maximale Ladezustand der Batterie wird so auf ein möglichst kurzes Zeitfenster begrenzt, wodurch sich die Nutzungsdauer des Speichers um ein Vielfaches verlängert.

Umweltrisiken und Recycling von Solaranlagen
Jede Technologie hat natürlich auch ihre Schattenseiten. Bei Solaranlagen sind es vor allem umweltschädliche Zusatzstoffe. Wafer-basierte Module (Marktanteil 90 Prozent) enthalten häufig noch Blei. Dünnschicht-Module (Marktanteil 5 Prozent) enthalten giftiges Cadmium in Form von Salzverbindungen. Für eine bessere Lichtdurchdringung bei Solarglas mischen einige Produzenten Antimon zu – ebenfalls ein sehr giftiges Element, wenn es nicht sachgemäß entsorgt wird.

Photovoltaik-Produzenten haben jedoch bereits seit Juni 2010 ein herstellerübergreifendes Recyclingsystem in Betrieb genommen (PV Cycle). Es verpflichtet Produzenten, mindestens 85 Prozent der PV-Module kostenlos zurückzunehmen und ordnungsgemäß zu recyceln.

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