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Solaranlage: So erzeugen Sie Strom aus Sonnenenergie

Solaranlage: So erzeugen Sie Strom aus Sonnenenergie
@E.ON

Mit einer Photovoltaik-Anlage eigenen Strom zu produzieren ist nicht nur nachhaltig, sondern senkt auch die Stromkosten. Worauf man bei der Planung und Installation achten muss, wieviel sie kostet, ob ein zusätzlicher Stromspeicher sinnvoll ist und in welchen Orten Deutschlands sich Solarstrom am meisten lohnt, erfahren Sie in dieser Übersicht.

Überblick:

So produziert die Solaranlage Strom

Strom kommt für viele Menschen einfach aus der Steckdose. Nie sichtbar, aber allgegenwärtig. Dennoch macht es einen gewaltigen Unterschied, die Kilowattstunden aus dem öffentlichen Netz zu beziehen, oder sie selbst zu erzeugen – für die Umwelt, aber auch den eigenen Geldbeutel. So lässt sich mit einer PV-Anlage rund ein Drittel des Energiebedarfs im Haushalt decken und dadurch die Stromkosten reduzieren. Ein Stromspeicher steigert diesen Anteil noch weiter. Doch wie funktioniert die Produktion von Solarstrom eigentlich? Wie wird aus dem Licht elektrische Energie?

Solarmodule auf einem Einfamilienhaus @Pixabay
Solarmodule auf einem Einfamilienhaus @Pixabay

Solar- oder Photovoltaik-Module bestehen aus einer Vielzahl von gekoppelten Solarzellen, die die Sonnenstrahlen in Strom umwandeln. Der physikalische Prozess lässt sich auf einige wesentlichen Schritte zusammenfassen. In der Regel bestehen Solarzellen aus Silizium, einem günstigen, aber zugleich für Photovoltaikanlagen hervorragend geeignetem Material. Durch Licht in Form von Sonnenstrahlen, die auf die Zellen treffen, entfaltet Silizium als Halbleiter sein volles Potenzial. Elektronen lösen sich aus bestehenden Verbindungen und werden weitergeleitet, so dass es in der obersten Schicht zu einem Überschuss an Elektronen kommt – und Energie fließt. Ein an die Module angeschlossener Wechselrichter wandelt diesen Gleichstrom schließlich noch in Wechselstrom um, so dass dieser im Haus verbraucht oder ins Netz eingespeist werden kann.

In der Praxis können PV-Module jedoch nicht die komplette Sonnenergie in Strom umwandeln. Wie viel genau, hängt vom jeweiligen Wirkungsgrad der Solarzellen und der Kristallstruktur des verwendeten Silizium-Materials ab. Allein in den vergangenen Jahren sind Solaranlagen immer effizienter und gleichzeitig preiswerter geworden. Moderne Photovoltaikanlagen produzieren daher auf der gleichen Fläche deutlich mehr Strom als ältere Modelle – und die Entwicklung ist noch längst nicht abgeschlossen.

Solarparks, wie hier die Anlage in Draschwitz, produzieren Strom für viele hundert Haushalte. @ E.ON
Solarparks, wie hier die Anlage in Draschwitz, produzieren Strom für viele hundert Haushalte. @ E.ON

Dickschicht- und Dünnschicht-Zellen

Aktuell weist monokristallines Silizium den höchsten Wirkungsgrad, das in Dickschicht-Solarzellen zum Einsatz kommt. Dem Wirkungsgrad von ungefähr 14 bis 17% stehen allerdings deutlich höhere Herstellungskosten gegenüber als polykristalline Solarzellen mit etwas niedrigeren Wirkungsgraden von 13 bis 15%. Noch günstiger ist die Nutzung von amorphem, also formlosen Silizium, das in Dünnschicht-Modulen zum Einsatz kommt und aufgrund seiner vielfältigen Einsatzmöglichkeiten für die meisten Privathaushalte das beste Preis-Leistungsverhältnis für die Solaranlage darstellt. Wer auf Nummer sichergehen will, sollte bei der Wahl eines geeigneten Solarsystems darüber hinaus auf Qualität und entsprechend langlebige Materialen achten. Denn nur diese Kombination verspricht eine lange Nutzungsdauer von mehr als 20 Jahren. E.ON verwendet beispielsweise ausschließlich geprüfte Qualität mit einer Leistungsgarantie von bis zu 25 Jahren.

Lohnt sich eine Solaranlage für mich?

In Deutschland sind bereits rund 500.000 PV-Anlagen auf privaten Hausdächern installiert. Das heißt im Umkehrschluss: Mehr als 40 Millionen Haushalten bzw. umgerechnet 97% der Deutschen nutzen noch keinen eigenen Solarstrom. Natürlich wohnt nicht jeder Deutsche im Eigenheim oder hat eine geeignete Dachfläche zur Verfügung, aber dennoch: Das Potenzial, sich selbst nachhaltig und ökologisch zu versorgen, ist ungebrochen hoch. Auch Magazine wie Focus Online zeigen inzwischen, dass es immer attraktiver wird, die Sonnenenergie für die eigene Stromproduktion zu nutzen.  

Wie groß das Potenzial für jeden Einzelnen ist, kann man heute schon mit wenigen Klicks checken. Eine Plattform wie Google Sunroof berechnet innerhalb weniger Minuten, wie viel Strom eine Photovoltaikanlage auf dem eigenen Dach produzieren könnte und greift dabei auf Wetterdaten, die vorhandene Dachfläche, Ausrichtung und Neigung zurück. In den meisten Fällen spart eine Photovoltaikanlage langfristig Geld ein und senkt dauerhaft die Stromkosten.

Neuschonau – Deutsche Idylle vor Alpenkulisse @Pixabay
Neuschonau – Deutsche Idylle vor Alpenkulisse @Pixabay

Wie groß muss eine Photovoltaik-Anlage sein?

Die Größe einer Anlage und damit deren Leistung wird in der Regel durch die zur Verfügung stehende Dachfläche vorgegeben. Als Faustregel gilt, dass pro Kilowattpeak (abgekürzt kWp) rund acht bis zehn Quadratmeter Solarmodule montiert werden müssen. Auf ein Hausdach mit einer nutzbaren Fläche von 35 qm hätte also eine Anlage mit drei bis 3,5 kWp Leistung Platz, die pro Jahr im Durchschnitt den Verbrauch einer drei- bis vierköpfigen Familien decken sollte.

Welche Ausrichtung muss das Dach haben?

Ob Terrasse oder Balkon – wer nicht nur im Schatten sitzen möchte, sollte sie idealerweise gen Süden ausrichten. Nicht anders sieht es mit der Dachrichtung für eine Solaranlage aus. Auch wenn es banal klingt: Je länger sie im richtigen Winkel auf die Module scheint, desto größer der Solarstromertrag. Dieser Idealzustand ist aufgrund baulicher Vorgaben, Verschattungen durch benachbarte Gebäude, Berge oder Bäume naturgemäß nicht immer umsetzbar. Doch auch Dachflächen gen Westen oder Osten bieten je nach Standort hohes Potenzial, da nur mit Ertragseinbußen von bis zu 10 Prozent gerechnet werden muss. Zudem haben Solarstrom-Erzeuger den Vorteil, dass sie mit einem nach Westen bzw. Osten ausgerichteten Dach einen größeren Anteil des produzierten Stroms morgens bzw. abends erzeugt – also genau zu den Zeiten, in denen im Haushalten der meiste Strom benötigt wird.

Lediglich nach Norden ausgerichtete Flächen bleiben ganztags im Schatten und sind daher nicht geeignet.

Grundsätzlich kommt es bei der Planung auf das richtige Zusammenspiel aus verfügbarer Fläche, Qualität der verwendeten Solarmodule und Neigung an. Gerade letzteres ist nicht zu unterschätzen. Da die Sonneneinstrahlung in Norddeutschland höher ist als in den südlichen Regionen Deutschlands, sollten Interessenten nicht auf vermeintlich günstige Pauschal-Angebote hereinfallen, sondern ihre Anlage in Ruhe durchdenken und auf Anbieter achten, die ihnen diese individuell zuschneiden. Mit einem Solar-Rechner lässt sich in einem ersten Schritt bereits online ermitteln, ob sich das eigene Haus für Photovoltaik eignet.

An diesen Orten scheint die Sonne besonders häufig

Die Sonne zeigt sich in Ländern wie Spanien oder Italien zwar häufiger, aber auch in Deutschland scheint sie so oft, dass sich Photovoltaik rentiert – und zwar überall und nicht nur, wie man denken könnte, in den südlichen Bundesländern. Richtig viel kriegt beispielsweise die Ostseeküste Deutschlands ab. Die Inseln Rügen und Usedom sowie Greifswald sind laut Ranglisten des Deutschen Wetterdienstes mit bis zu 1900 Sonnenstunden im Jahr Spitzenreiter. Die Alpenregionen rund um den Chiemsee und das Allgäu stehen dem kaum nach, auch im Schwarzwald finden nicht nur Sonnenanbeter beste Voraussetzung. Aber auch sonnenärmere Regionen kommen im Schnitt auf immer noch 1300 Sonnenstunden im Jahr. Selbst das reicht je nach Verbrauch aus, den eigenen Energiebedarf komplett oder zumindest zu großen Teilen selbst abzudecken. Denn mindestens genauso wichtig wie der Standort sind auch die Ausrichtung und verfügbare Dachfläche.

Laut dem Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme erzeugen Solarmodule in Deutschland je nach Einstrahlung zwischen 900 und 950 Kilowattstunden pro Kilowatt installierter Leistung. In sonnigen Gegenden sind auch mehr als 1.000 Kilowattstunden möglich. Die erzeugte Energie einer 5 kWp-Anlagen an wolkenfreien Tagen reicht also aus, um über das Jahr gesehen den Bedarf einer vierköpfigen Familie zu decken.

Kann ich Solarenergie auch nutzen, wenn die Sonne nicht scheint?

Mit Solarbatterien wie dem E.ON Aura kann Sonnenenergie gespeichert werden. @E.ON
Mit Solarbatterien wie dem E.ON Aura kann Sonnenenergie gespeichert werden. @E.ON

Das Wetter in Deutschland ist leider nicht immer sonnig. Auf Solarenergie muss man deshalb trotzdem nicht verzichten. Mit einem virtuellen Stromkonto wie der E.ON SolarCloud lässt sich zum Beispiel überschüssiger Strom speichern und nachts oder an regnerischen Herbst- und dunklen Wintertagen wieder abrufen. So lässt sich von Frühling bis Herbst ein Puffer an Solarstrom erzeugen, der ausreicht, um über das ganze Jahr gesehen sich zu 100% mit Solarstrom zu versorgen.

Denn gerade im Winter sollte man nicht mit einem Besen den Schnee von den Solarmodulen fegen, sondern lieber den eigenen Solarstromvorrat nutzen. Selbst kleinste Kratzer auf der empfindlichen Oberfläche können die Module dauerhaft beeinträchtigen.

Für den kurzfristigen Bedarf in den Abendstunden können auch Stromspeicher bzw. Lithium-Ionen-Batterien eine Alternative sein, die zum Beispiel im heimischen Keller die Energie lokal zwischenspeichern. Je nach Bedarf stehen verschiedene Modelle mit unterschiedlichen Kapazitäten zur Verfügung. Sie speichern den Strom vom Dach, wenn dieser nicht zeitgleich verbraucht werden kann. Die Solar-Akkus können vor allem Erzeugungsspitzen um die Mittagszeit ausgleichen und den Grünstrom für die Abendstunden vorhalten.

Mit einem vollgeladenen E.ON Aura Speicher (4.400 Wattstunden) kann man…

Stromverbrauch beim Eier kochen
Stromverbrauch beim Kaffee kochen
Stromverbrauch durch Toasten
Stromverbrauch beim Haare föhnen
Stromverbrauch durch Fernsehen schauen und PC nutzen
Stromverbrauch eines Kühlschranks
Stromverbrauch beim Smartphone aufladen

Was kostet eine Solaranlage?

Solaranlagen sind in den letzten Jahren immer günstiger geworden, von 2009 bis Ende 2016 sanken die Anschaffungskosten einer durchschnittlichen PV-Anlage im Schnitt um 62 Prozent. Mittlerweile sind sie ab etwa 5.000 Euro erhältlich. Pauschal sinkt der Preis pro Kilowattpeak, je größer die Anlage ausfällt. Wer keinen vier- oder fünfstelligen Betrag auf einmal ausgeben möchte und das Geld für andere Anschaffungen sparen möchte, für den bieten sich Finanzierungsoptionen an. Beispielsweise lassen sich mit der E.ON Sunrate die Kosten für eine Anlage einfach in monatliche Raten umwandeln und – dank der produzierten Solarenergie für den Eigenbedarf – gleichzeitig die Stromkosten senken. Im Gegensatz zu Miet- oder Leasingmodellen gehört dem Betreiber die Anlage sofort ab dem ersten Tag.

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