Mit rund 300.000 Kilometer pro Sekunde rasen die Sonnenstrahlen Richtung Erde – reine, saubere Solarenergie. Pflanzen nutzen sie mithilfe der Photosynthese, die Menschheit mit Solaranlagen. Klimaneutral wandeln sie die Sonnenstrahlen in Energie für Heim und Herd, E-Autos, Städte und Industrie um. Wie funktioniert das? Warum ist das sinnvoll? Und lohnt es sich für jeden, Sonnenenergie zu nutzen? Hier die Antworten.
Welche Arten von Solaranlagen gibt es?
Alle Solaranlagen wandeln Sonnenenergie in eine andere Energieform um. Allerdings unterscheiden sie sich je nach Typ in ihrer Funktionsweise und der erzeugten Energieart:
- Eine Solarthermieanlage macht aus Sonnenenergie Wärme(energie). Diese können Sie zum Heizen und für Ihre Warmwasseraufbereitung nutzen.
- Photovoltaikanlagen, kurz PV-Anlagen genannt, erzeugen Strom aus Sonnenenergie.
Daneben gibt es weitere Verfahren, für Privathaushalte sind aber nur Solarthermie- und Photovoltaikanlagen interessant.
Gut zu wissen
Solaranlagen funktionieren mit dem „Rohstoff“ Sonnenstrahlung. Ihre Leistung variiert je nach Wohnort, Wetter, Jahreszeit, Einfallswinkel der Sonnenstrahlen, Luftqualität, Menge der Sonnentage und Intensität der Strahlung. Wollen Sie genau wissen, wie es mit der Globalstrahlung (= Summe der Solarstrahlung) in Ihrer Region aussieht, können Sie beim Deutschen Wetterdienst nachschauen.
Gute Gründe für Solarthermie- und Photovoltaikanlage
Es gibt vieles, was für die private Solaranlage auf dem Dach, im Garten oder auf dem Balkon spricht:
Bei einer Photovoltaikanlage mit Speicher können Sie 60 bis 70 Prozent Ihres Stromverbrauchs selbst decken. Ohne Speicher sind es 20 bis 30 Prozent. On top können Sie je nach aktuellem Stromtarif noch etwas dazuverdienen. Denn der Staat zahlt Ihnen ein Entgelt für Ihren überschüssigen Strom, den Sie ins öffentliche Netz einspeisen.
Wegen der Schwankung der Sonnenstrahlung sollten Sie Ihre Solaranlage als Ergänzung planen, zum Beispiel in Kombination mit einer Wärmepumpe oder Pelletheizung. So profitieren Sie von allen Vorteilen: der Sonnenstrahlung, wenn sie da ist, und der Versorgungssicherheit, wenn keine Sonne scheint – wobei Solaranlagen immer ein bisschen Leistung bringen, sogar bei schlechtem Wetter und im Winter.
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Wie entsteht in den Solarzellen der Photovoltaikanlage Strom?
Sonnenstrahlung besteht aus Photonen, die keine Masse haben, sondern Energie. Trifft diese Energie auf Halbleiter oder Metalle, werden im Material Elektronen freigesetzt. Kommt zu den nun frei beweglichen Elektronen eine äußere Spannung hinzu, beginnt Strom zu fließen.
Wie funktionieren Solarthermieanlagen?
Auch wenn Solarpanels alle gleich aussehen, sind sie es technisch nicht.
Bei Solarthermieanlagen kommen sogenannte Solarkollektoren zum Einsatz. Sie erwärmen mit der Sonnenstrahlung eine Flüssigkeit aus Wasser und Frostschutzmittel. Das Gemisch zirkuliert in einem Kreislaufsystem und wird in einen Wärmespeicher geleitet. Das ist ein Wassertank, der zum Beispiel im Keller steht.
Aus dem Wassertank können Sie das warme Wasser direkt in die Heizung und in Bad und Küche leiten oder speichern. Rechnen Sie bei der Größe des Speichers mit circa 50 bis 80 Liter pro Person im Haushalt.
Vor- und Nachteile der Solarthermie
Solarthermieanlagen sind einfacher aufgebaut und günstiger in der Anschaffung als Photovoltaikanlagen. Je nach Größe, ob nur Warmwasser aufbereitet oder auch eine Heizung betrieben werden soll, liegen die Kosten für alles bei einem Einfamilienhaus zwischen 5.000 und 10.000 Euro. Sie amortisieren sich nach 15 bis 20 Jahren – aus ökologischer Sicht sind sie sofort ein Gewinn. Da die Sonnenkollektoren kleiner als die Panels der Photovoltaikanlagen sind, brauchen Sie nicht so viel Platz.
Ein großer Vorteil: Solarthermieanlagen sind robust, es fallen kaum Wartungskosten an. Sie halten mindestens 30 Jahre.
Ein Nachteil: Wenn der Wärmespeicher voll ist, schaltet er sich ab, die überschüssige Energie geht verloren. Das ist relevant in Phasen mit viel Sonnenschein.
Die Lösung: Schließen Sie im Sommer Geräte wie Waschmaschine und Geschirrspüler direkt an.
Extra-Tipp: Mini-Solaranlagen
Sie sind Mieter, leben in einer Stadtwohnung oder haben wenig Platz am Haus? Kein Problem, es gibt mittlerweile Mini-Solaranlagen für die private Stromerzeugung. Sie passen auf den Balkon, in den Schrebergarten und aufs kleine Garagendach. Dazu gehören zum Beispiel Modelle wie Plug-in-Photovoltaikmodule, steckerfertige PV-Anlagen, Stecker-Solargeräte und Balkon-Module.
Grundsätzlich funktionieren sie wie große Photovoltaikanlagen, brauchen aber erheblich weniger Platz und sind viel günstiger. Ab circa 500 Euro können Sie schon recht effektiv Ihren eigenen Strom erzeugen. Bei einem Modul sind bis zu 300 Kilowattstunden (kWh) im Jahr möglich. Mit 1 kWh können Sie zum Beispiel sieben Stunden fernsehen oder ein Essen für vier Personen kochen.
Wie funktionieren Photovoltaikanlagen?
Photovoltaikanlagen sind anspruchsvoller als Solarthermieanlagen. Zum einen brauchen die Solarmodule mehr Platz als Solarthermie-Kollektoren. Je mehr Leistung Sie möchten, desto mehr Fläche ist notwendig. Beachten Sie: Es gibt verschiedene Modulgrößen. Wie viel Strom Sie erzeugen können, hängt also unter anderem von Ihrer Dachgröße ab.
Zum anderen wandeln die Solarzellen in den Solarpanels die Sonnenenergie in Gleichstrom um. Handelsübliche Endgeräte funktionieren aber nur mit Wechselstrom. Deshalb braucht es einen Wechselrichter, auch Netzeinspeisegerät genannt. Er macht aus Gleichstrom Wechselstrom – dieser Prozess ist aufwendig und kostet Energie.
Für Ihre Planung: Die Einheit für die Leistung einer Photovoltaikanlage ist Kilowatt Peak (kWp). Pro kWp sind um die 1.000 kWh Stromerzeugung pro Jahr möglich. Bei Einfamilienhäusern kommen meist Anlagen zwischen 7 und 15 kWp zum Einsatz. Für 1 kWp werden bei Verwendung eines 350-Watt-Moduls circa 5,5 Quadratmeter Fläche benötigt. Ein Single verbraucht jährlich im Schnitt 2.300 kWh, zwei Personen 3.000 kWh und vier Personen 4.000 kWh.
Vor- und Nachteile bei Photovoltaik
Die Anschaffungskosten für Solarenergie aus Photovoltaik sind höher als bei der Solarthermie. Bei hohem Stromverbrauch und einer Wärmepumpe lohnen sich Photovoltaikanlagen mit Speicher trotzdem.
Betreiben Sie Ihre Wärmepumpe oder eine Direktheizung mit Solarstrom, senken Sie Ihre Heizkosten. Zudem geht bei diesem Anlagetyp keine Energie verloren – überschüssiger Strom wird sofort ins Netz eingespeist oder in einem Stromspeicher gespeichert.
Was kostet nun eine solche Solaranlage für Strom? Schlüsselfertig liegt sie aktuell zwischen rund 11.000 Euro für eine kleine Version mit einer Leistung von 3,7 kWp und rund 21.500 Euro für eine mittelgroße Anlage mit 10 kWp. Sie hält mindestens 25 Jahre und amortisiert sich nach etwa 10 bis 15 Jahren, also schneller als eine Solarthermieanlage. Außerdem können Sie Ihre Photovoltaikanlage refinanzieren. Sie bekommen nämlich vom Staat eine Einspeisevergütung für Ihren überschüssigen Strom, den Sie ins Netz einspeisen.
Diese Produkte helfen beim Energiesparen mit Solaranlagen
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Admiral Infrarot-Metallheizkörper
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