1. Was ist Solarenergie?

Solarenergie, genannt auch Sonnenenergie, ist Energie erzeugt durch Sonnenstrahlung und von Menschen in Form von Strom, chemischer Energie oder Wärme genutzt. Mithilfe von Photovoltaikanlagen bzw. Sonnenkollektoren werden die Sonnenstrahlen eingefangen und in Strom umgewandelt. Solarenergie wird jedoch nicht nur zur Stromproduktion, sondern auch zur Gebäudeheizung und Brauchwassererwärmung genutzt. Privat, geschäftlich und öffentlich wird die Solarenergie am häufigsten genutzt. 

1.1 Wie funktioniert Solarenergie?

Ein Solarpaneel oder Photovoltaikmodul (PV Modul) besteht aus einer Schicht Siliziumzellen, einem Metallrahmen, einem Glasgehäuse und einer Verkabelung zur Übertragung des elektrischen Stroms von den Siliziumzellen. Silizium ist ein Nichtmetall mit elektroleitenden Eigenschaften, dank derer es Sonnenlicht in nutzbare elektrische Energie umwandeln kann. Wenn eine Siliziumzelle von Sonnenlicht bestrahlt wird, aktivieren sich die Elektronen im Silizium und erzeugen elektrischen Strom. Dieser Vorgang ist als photoelektrischer Effekt (auch lichtelektrischer Effekt oder kurz Photoeffekt) bekannt. Der photoelektrische Effekt bildet den Kern der Stromproduktion mithilfe von Sonnenkollektoren. Der Effekt wurde 1839 von Edmond Becquerel entdeckt. Beschreiben lässt er sich als Eigenschaft bestimmter Materialien (der sog. Halbleiter), die unter dem Einfluss von Sonnenlicht die Produktion von elektrischem Strom ermöglichen. Der photoelektrische Effekt vollzieht sich in mehreren Schritten. Der erste Schritt besteht in der Absorption der Sonnenstrahlen durch die aus Silizium bestehende photoelektrische Solarzelle. Wenn die Sonnenstrahlen auf die Siliziumzelle einwirken, beginnen die Elektronen darin sich zu bewegen und erzeugen dabei elektrischen Strom. Dabei handelt es sich allerdings um Gleichstrom, der auch als DC (vom engl. direct current) bekannt ist. Dieser wird von den Drähten aufgenommen und in den Spannungswandler eingespeist, der ihn zu Wechselstrom bzw. AC (vom engl. alternating current) umwandelt.

1.2 Kosten für Solarenergie

Sonnenkollektoren sind in den letzten Jahren nicht nur effizienter, sondern auch beträchtlich kostengünstiger geworden. Durch den technologischen Fortschritt im vergangenen Jahrzehnt wurden ihre Kosten um mehr als 60 % reduziert und etliche Experten aus dem Industriebereich sind der Meinung, dass die Preise auch in den kommenden Jahren weiter fallen werden. Hinzu kommen die Förderungen aus öffentlicher Hand, die zusätzlich zur Senkung der Kosten für Solarenergie beitragen. Steuerliche Begünstigungen und nichtrückzahlbare Zuschüsse gibt es auf der ganzen Welt. Zurzeit gibt es gute finanzielle Anreize für Investitionen in Photovoltaik, doch vielleicht wird die Situation in drei oder vier Jahren nicht mehr so günstig sein.

1.3 Solarenergie ist eine erneuerbare Energiequelle

Solarenergie ist eine saubere und erneuerbare Energiequelle, die fast überall auf der Welt genutzt werden kann – jeder Punkt auf der Erdoberfläche, der von Sonnenstrahlen erreicht wird, ist potenziell zur Aufstellung einer Solaranlage geeignet. Und weil Solarenergie von der Sonne kommt, stellt sie eine unbegrenzte Energiequelle dar. Solaranlagen produzieren also erneuerbaren elektrischen Strom und sind sehr umweltfreundlich. Vergleichen wir nur mal die Stromproduktion aus erneuerbaren Energiequellen mit der Stromproduktion aus fossilen Brennstoffen. Die Entstehung von Erdöl, Gas und Kohle nimmt mehrere hunderttausend Jahre in Anspruch, deshalb bedeutet der Verbrauch jedes Stückchens dieser Energiequellen einen Schritt hin zu deren Erschöpfung. Dagegen werden erneuerbare Energiequellen, wie Sonnenlicht, Wind und Wasser, durch ihre Nutzung nicht erschöpft. Auf der Erdoberfläche gibt es jeden Tag Sonnenlicht, und die Sonnenlichtmenge wird nicht beeinträchtigt, wenn sie zur Stromerzeugung genutzt wird. Das ist der Grund dafür, dass Solarenergie zu den erneuerbaren Energien gezählt wird. Derzeit wird weltweit ein großer Teil der verbrauchten elektrischen Energie immer noch aus fossilen Brennstoffen wie Öl und Gas gewonnen. Der Anteil erneuerbarer Energiequellen wie Sonnenlicht nimmt jedoch stetig zu. Einer der Gründe dafür liegt darin, dass Photovoltaikanlagen und andere nachhaltige Technologien preislich immer erschwinglicher werden.

1.4 Anwendungsbereiche für Solarenergie

Die schnelle Verbreitung der Technologien zur Nutzung von Solarenergie führte zu parallelen Entwicklungen in mehreren Bereichen. Unter den Bereichen, die sich mit rasanter Geschwindigkeit entwickeln, sind der Bereich der Technologien Heizenergiespeicherung und der Bereich der Elektrofahrzeuge wohl am bekanntesten. In Anbetracht der Tatsache, dass Solarzellen nur bei Sonnenschein Energie produzieren können, fällt der Speicherung der erzeugten, aber ungenutzten Energie eine große Bedeutung zu. Solarbatterien beispielsweise speichern elektrische Energie, damit diese in Phasen langsamerer Stromproduktion genutzt werden kann. Auf allen Installationsebenen der Solarzellen gibt es Möglichkeiten zur Energiespeicherung, die zahlreiche Vorteile bieten, von zuverlässiger Stromversorgung bis zur Widerstandsfähigkeit des heimischen Netzes und Kostenreduzierung. Das zweite Beispiel sind Elektrofahrzeuge. Im Vergleich zu traditionellen Fahrzeugen mit Verbrennungsmotor sind bei Elektrofahrzeugen die Kosten für Wartung und Brennstoff niedriger und der Einfluss auf die Umwelt geringer. Deshalb ist die Bedeutung von Elektroautos für die Autoindustrie im Aufstieg begriffen. Die immer größer werdende Anzahl von Elektroautos bringt einen immer größer werdenden Bedarf an spezifischer elektrischer Energie für deren Antrieb mit sich. Aufgrund der immer umfangreicheren Elektrifizierung in allen Bereichen steigt die Bedeutung von Solarenergie, weil sie einen kostengünstigen, zuverlässigen und sauberen Weg in unsere elektrifizierte Zukunft weist.

1.5 Vorteile von Solarenergie

Immobilienbesitzer entscheiden sich aus unterschiedlichen Gründen für die Verwendung von Solarenergie. Sehr häufig spielen Umweltbewusstheit und die Senkung der Energiekosten eine wichtige Rolle. Viele Menschen Möchten ihre Energiekosten und ihren CO2-Fußabdruck senken und zugleich den Wert ihrer Immobilie steigern. Egal ob Ihre Motive wirtschaftlicher, ökologischer oder persönlicher Natur sind, gibt es hier zehn gute Gründe für die Verwendung von Solarenergie.

1.5.1 Drastische Reduzierung oder sogar Abschaffung der Stromrechnung

Ungeachtet dessen, ob Sie eine Wohnung oder eine Firma besitzen, oder gemeinnützige Organisation betreiben – die Stromkosten können einen beträchtlichen Teil Ihrer monatlichen Kosten darstellen. Durch eine Photovoltaikanlage erhalten Sie kostenlose Energie für die gesamte Lebensdauer des Systems, die mehr als 25 Jahre beträgt. Auch wenn Ihre Anlage nicht genug Strom produziert, um Ihren gesamten Energiebedarf zu decken, wird Ihre Stromrechnung drastisch schrumpfen und Sie werden viel Geld sparen.

1.5.2 Solarpaneel – eine lukrative Investition

Sonnenkollektoren stellen eigentlich keine Ausgabe, sondern eine hervorragende Investition dar, deren Ertrag sich mit dem Ertrag traditioneller Investitionen wie Aktien oder Obligationen messen kann. Im Falle eines durchschnittlichen Wohnungseigentümers amortisiert sich die Investition in eine Photovoltaikanlage durch die hohen Ersparnisse an den Stromkosten in sieben bis acht Jahren, während die Rentabilität der Anlage 10 % oder sogar mehr beträgt.

1.5.3 Schutz vor steigenden Energiekosten

Im letzten Jahrzehnt sind die Strompreise für Haushalte und Kleinverbraucher jedes Jahr um etwa 3 % gestiegen. Durch die Investition in eine Photovoltaikanlage schützen Sie sich vor einem unvorhergesehenen Anstieg der Stromkosten. Falls Sie eine Firma oder ein Haus besitzen und Ihre Einnahmen schwanken, verhilft Ihnen die Verwendung von Solarenergie zur größeren Vorhersehbarkeit Ihrer monatlichen Ausgaben.

1.5.4 Steigerung des Immobilienwerts

Zahlreiche Studien haben ergeben, dass Immobilien, die mit Photovoltaik ausgerüstet sind, einen höheren Marktwert haben und sich leichter und schneller verkaufen lassen. Immobilienkäufer werden diesbezüglich immer aufgeklärter und informierter. Darum ist davon auszugehen, dass die Nachfrage nach Immobilien mit Photovoltaik auch weiterhin steigen wird.

1.5.5 Energetische Unabhängigkeit

Die Sonne ist eine schier unerschöpfliche Energiequelle und deshalb ein sehr wichtiger Faktor auf dem Weg zur energetischen Unabhängigkeit Deutschlands. Durch die Vergrößerung der Kapazitäten zur Produktion von Solarenergie können wir unser Land von Preisschwankungen an den Weltmärkten unabhängig machen.

1.5.6 Neue Arbeitsplätze und Unterstützung der lokalen Wirtschaft

Die Photovoltaikindustrie schafft neue Arbeitsplätze viel schneller als andere Wirtschaftszweige. Dieses Wachstum wird sich voraussichtlich auch in nächster Zeit fortsetzen.

1.5.7 Umweltschutz

Solarenergie ist ein wirksames Mittel zur Verringerung des CO2-Fußabdrucks. Die Energieversorgung von Gebäuden ist für bis zu 38 % aller Kohlendioxid-Emissionen verantwortlich. Dies lässt sich durch Photovoltaik drastisch verändern, denn ein typisches System von Sonnenkollektoren spart jedes Jahr drei bis vier Tonnen CO2 ein (dies entspricht der Pflanzung von mehr als hundert Bäumen).

1.5.8 Sonnenkollektoren und Photovoltaik sind nachhaltig

Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Verantwortung sind ein Bestandteil unserer Kultur und unserer Werte. Verbraucher und verschiedene Organisationen erkennen und belohnen verantwortungsvoll handelnde Unternehmen in zunehmendem Maße. Unternehmen stellen immer wieder fest, dass „grüne“ Zertifikate die Verbraucher/Kunden immer mehr zum Kauf stimulieren, ein besseres Image schaffen und sich positiv auf das Geschäft auswirken.

1.5.9 Zufriedenere Angestellte

Nicht nur Kunden, sondern auch Angestellte zeigen ihre Dankbarkeit, wenn der Arbeitgeber verantwortungsvoll handelt. Untersuchungen haben gezeigt, dass Angestellte deutlich seltener den Arbeitgeber wechseln und engagierter arbeiten, wenn der Arbeitgeber einen Sinn für Gemeinwesen und Umwelt zeigt.

1.5.10 Höhere Wettbewerbsfähigkeit

Unternehmen erkennen in der Regel schnell den gesellschaftlichen und ökonomischen Nutzen der Einführung von Solarenergie. Wenn die ersten Kunden zur Konkurrenz wechseln, beschließen viele Unternehmen die Chancen, die sich durch die Anwendung von Solarenergie bieten, auszunutzen und der Konkurrenz zu folgen.

2. Hochwertige Anbieter von Photovoltaik und Solarpaneelen

2.1 Fachkompetenz

Ihr Auftragnehmer muss über spezifisches Fachwissen über das Anbringen von Sonnenkollektoren und Solaranlagen verfügen.

2.2 Zulassung, Versicherung, Garantie

Die Monteure von Solaranlagen müssen alle erforderlichen Zertifikate und Versicherungen besitzen. Die Garantie auf die Ausführung beträgt normalerweise 10 Jahre.

2.3 Erfahrung

Die Produktion von Solarenergie ist ein wachsender Wirtschaftszweig, der Fachleute aus unterschiedlichen Bereichen anzieht. Auftragnehmer, die einst anderen Projekten den Vorzug gaben, konzentrieren sich verstärkt auf die Montage von Sonnenkollektoren. Achten Sie bei der Suche nach einem geeigneten Auftragnehmer unbedingt darauf, ob die infrage kommenden Unternehmen Erfahrung mit solchen Projekten haben. Prüfen Sie deren Referenzen.

3. Arten von Sonnenkollektoren bzw. Solarpaneelen

Menschen, die über die Anbringung von Sonnenkollektoren bzw. Solarpaneelen nachdenken, berücksichtigen Faktoren wie Kosten, Ästhetik und Energieeffizienz. Obwohl diese Faktoren sehr wichtig sind, gibt es einen besonderen Faktor, der alle drei oben genannten Faktoren beeinflusst, nämlich die Art der Solarpaneele. Von der Art der ausgewählten Solarpaneele hängt nicht nur ab, wie viel die Montage kosten wird, sondern auch, was für einen Eindruck die Platten auf dem Dach machen werden. Es gibt drei Arten von Sonnenkollektoren und jede hat ihre eigenen Vor- und Nachteile. Was für Sonnenkollektoren für Sie am geeignetsten sind, hängt von Ihrer spezifischen Situation, Ihren Wünschen und ihren Erwartungen ab. Welche sind die drei Solarpaneel-Arten? Das sind monokristalline, polykristalline und dünnschichtige PV-Module bzw. Solarpaneele.

3.1 Monokristallines Solarpaneel

Das monokristalline Solarpaneel ist die älteste Art von Solarpaneelen. Ein solches Paneel besteht aus etwa 40 monokristallinen Solarzellen, die aus reinem Silizium hergestellt sind. Im Herstellungsprozess (nach der Czochralski-Methode) wird ein Siliziumkristall in einen Behälter mit geschmolzenem Silizium getaucht. Dann wird der Kristall sehr langsam aus dem Behälter gezogen, sodass das geschmolzene Silizium an seiner Oberfläche eine feste Kristallschale bildet, die Ingot genannt wird. Der Ingot wird in dünne Scheiben geschnitten. Die Scheiben werden zu Zellen geformt, die daraufhin miteinander zu einem Solarpaneel verbunden werden. Die Interaktion zwischen Sonnenstrahlen und reinem Silizium lässt monokristalline Solarzellen schwarz aussehen. Die Solarzellen weisen also eine schwarze Farbe auf, Unterkonstruktionen und Rahmen für die Module gibt es hingegen in unterschiedlichen Farben und Modellen. Monokristalline Solarzellen sind wie Quadrate mit zugeschnittenen Ecken geformt, weshalb sich zwischen den Zellen dünne Spalten befinden.

3.2 Polykristallines Solarpaneel

Das polykristalline Solarpaneel ist eine neuere Erfindung, doch ihre Beliebtheit und Effektivität steigen schnell. Genau wie monokristalline Zellen werden auch polykristalline Solarzellen aus Silizium hergestellt. Doch im Gegensatz zu ersteren werden polykristalline Zellen aus Kristallfragmenten gefertigt, die zusammengeschmolzen werden. Zwar wird auch hier im Herstellungsprozess ein Siliziumkristall in einen Behälter getaucht, doch anstatt ihn langsam herauszuziehen, wird er drinnen gelassen, bis er zersplittert und abkühlt. Nachdem der Kristall abgekühlt ist, wird das zersplitterte Silizium in dünne Scheiben geschnitten. Diese Scheiben werden miteinander zu polykristallinen Platten bzw. Solarpaneelen verbunden. Polykristalline Solarzellen haben eine blaue Farbe, die von der Art der Sonnenstrahlenreflexion auf den Kristallen herrührt. Die Sonnenstrahlenreflexion auf Siliziumsplittern verläuft nämlich anders als auf ganzen Siliziumkristallen. Die Unterkonstruktion und die Rahmen für die Module sind auch hier in verschiedenen Farben erhältlich, doch meistens werden silberfarbene Elemente verwendet. Die Solarzellen sind quadratisch und zwischen den Zellecken gibt es keine Spalten.

3.3 Dünnschichtiges Solarpaneel

Das dünnschichtige Solarpaneel ist ein neuartiges Solarmodul. Der größte Unterschied zu den beiden vorangegangenen Arten besteht darin, dass dünnschichtige PV Module nicht unbedingt aus Silizium bestehen müssen. Sie lassen sich aus verschiedenen Materialien herstellen, beispielsweise aus Cadmiumtellurid (CdTe), amorphem Silizium (a-Si) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Solche Solarzellen werden hergestellt, indem das Hauptmaterial zwischen dünne Platten aus einem leitenden Material gestellt wird, wobei eine Glasschicht als oberseitiger Schutz dient. Platten aus amorphem Silizium beinhalten zwar Silizium, doch handelt es sich hierbei um nichtkristallines Silizium und die Platten sind auch mit Glas verkleidet. Wie schon der Name sagt, lassen sich dünnschichtige Platten an ihrer dünnen Konstruktion erkennen. Solche Platten sind etwa 350 Mal dünner als jene, die aus Siliziumscheiben hergestellt werden. Doch weil die rahmen für diese Zellen groß sein können, unterscheidet sich das Aussehen der Solaranlage manchmal kaum vom Aussehen einer mono- oder polykristallinen Anlage. Dünnschichtige Zellen können sowohl schwarz als auch blau sein – die Farbe hängt von dem Material ab, aus dem sie hergestellt werden.

4. Montage und Instandhaltung der Sonnenkollektoren

4.1 Photovoltaikanlage - Komponenten

Photovoltaikanlagen bestehen aus Sonnenkollektoren oder PV Modulen, einer Unterkonstruktion und einem Wechselrichter mit Computersteuerung. Weil die Solarzellen aus Sonnenlicht Gleichstrom erzeugen, ist ein Wechselrichter notwendig, der den Gleichstrom zu Wechselstrom umwandelt, der im Haushalt genutzt werden kann. Die Solaranlage wird durch eine Computersteuerung gesteuert, die ihren optimalen Betrieb sicherstellt. Falls Sie sich eine Inselanlage wünschen, die unabhängig vom öffentlichen Stromnetz betrieben wird (eng. Off-Grid), brauchen Sie eine Batterie.

4.2 Montage von Solarpaneelen

Solarpaneele werden am häufigsten auf Dächern montiert. Die meisten Dächer bieten gute Montagebedingungen und den Solarpaneelen wird sehr viel Besonnung zuteil. Wenn die Anbringung auf dem Dach nicht möglich oder erwünscht ist, können die Solarzellen auch auf dem Boden aufgestellt werden. Es muss lediglich sichergestellt werden, dass sich in der Nähe keine Hindernisse befinden, die Schatten auf die Sonnenkollektoren werfen würden.

Schritte zur Dachmontage von Solarpaneelen:

1. Zuerst wird ein Baugerüst aufgestellt, damit die Arbeit auf dem Dach sicher durchgeführt werden kann.

2. Dann wird die Unterkonstruktion für die Solarpaneele auf dem Dach montiert. Die ganze Unterkonstruktion muss eine Neigung zwischen 18 und 36 Grad haben, damit sie die Sonnenstrahlen optimal einfangen kann.

3. Wenn die Unterkonstruktion steht, werden die Solarpaneele montiert. Alle Schrauben, Mutterschrauben und andere Befestigungselemente müssen fachgerecht angebracht werden.

4. Der nächste Schritt besteht in der Ausführung der Stromleitung. In den meisten Fällen werden MC4 Stecker verwendet, um Solarkabel und Solaranlagen miteinander zu verbinden. MC4 Stecker sind für alle Arten von Solarpaneelen geeignet.

5. Als Nächstes wird der Wechselrichter angeschlossen. Dieser wird in der Regel in der Nähe der Hauptplatte aufgestellt und kann sich entweder im Außen- oder im Innenraum befinden. Wechselrichter arbeiten effizienter, wenn sie sich in einer kühlen Umgebung befinden. Deshalb müssen außen montierte Wechselrichter vor der starken Nachmittagssonne geschützt sein. In den meisten Fällen ist es besser, den Wechselrichter im Innenbereich zu montieren, z. B. in der Garage, in einem Lagerraum oder in einem anderen Raum, der das ganze Jahr über kühl bleibt und gut belüftet ist.

6. Nun wird der Wechselrichter an die Solarbatterie angeschlossen. Dank der Batterie müssen Sie sich keine Sorgen über die Stromversorgung an bewölkten Tagen machen.

7. Der Wechselrichter wird auch an Ihren Stromanschluss angeschlossen. Auch ein Messgerät ist notwendig, damit die Mengen an produzierter und verbrauchter Energie gemessen werden können. Der Betrieb der Photovoltaikanlage lässt sich über Computer oder ein Smart Gerät verfolgen. So können Sie z. B. überprüfen, wie viel Strom zu verschiedenen Tageszeiten produziert wird, damit Sie sehen, wann die Nutzung der Waschmaschine und anderer Stromfresser am sinnvollsten ist.

8. Jetzt muss die gerade montierte Photovoltaikanlage noch eingeschaltet und ihr Betrieb überprüft werden, dann ist das Montageverfahren abgeschlossen.

4.3 Wartung der Sonnenkollektoren

Weil sie keine beweglichen Teile besitzen, erfordern Sonnenkollektoren nur sehr wenig Wartung. Sie müssen lediglich ein paar Mal pro Jahr überprüft und ggf. von Schmutz befreit werden. Es kommt darauf an, dass die Platten sauber sind, damit sie die Sonnenstrahlen ungehindert aufsaugen können. Bevor Sie sich an das Reinigen Ihrer Sonnenkollektoren machen, müssen Sie sich mit Ihrem Anbieter zu den Garantiebedingungen besprechen. Bei einigen Anbietern ist die Garantie ungültig, wenn Sie die Sonnenkollektoren in Eigenleistung reinigen. Wenn Sie die Kollektoren selber reinigen dürfen, können Sie dazu einen Gartenschlauch verwenden. Die Reinigung wird am besten früh morgens oder spät abends vorgenommen. Wenn die Sonnenkollektoren sehr heiß sind, dürfen sie nicht mit kaltem Wasser in Berührung kommen, weil sie dadurch beschädigt werden könnten. Falls sich die Verschmutzungen nicht mit klarem Wasser entfernen lassen, können Sie auch einen weichen Schwamm und Seifenwasser verwenden. Sie können auch professionelle Reinigung bestellen, was vor allem dann zu empfehlen ist, wenn sich die Solarkollektoren auf dem Dach befinden. Der Anbieter sollte die gesamte Photovoltaikanlage alle 4 bis 6 Jahre untersuchen. Es ist auch empfehlenswert, wenn Sie den Anbieter nach eventuellen speziellen Wartungsanforderungen fragen.