Photovoltaik ist eine der besten Methoden, unabhängig von Energielieferanten zu werden, somit Energieautonomie anzustreben und – auch im Gegensatz zur Wärmepumpe – den Stromverbrauch zu minimieren. Nach Angaben des Statistischen Bundesamtes lag der Anteil der Photovoltaik an der deutschen Stromerzeugung 2021 dennoch erst bei knapp neun Prozent, das Potenzial ist also noch gewaltig. Worauf sollte man achten, wenn das Dach mit Solarmodulen bestückt werden soll?
Grundsätzliche Entscheidung
Bei PV-Modulen unterscheidet man in mono- oder polykristallin. Monokristalline Solarmodule haben mit circa 20 bis 30 Prozent einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline. Das hat unter anderem den Vorteil, dass mit geringerer PV-Fläche auf dem Dach ein ebenso hoher Ertrag erzielt werden kann. Photovoltaik-Module aus monokristallinen Solarzellen sind teurer als polykristalline, aber auch am leistungsfähigsten und daher besonders gut für kleine Dachflächen geeignet, die nach Süden ausgerichtet sind. Eine PV-Anlage mit polykristallinen Zellen hat dabei allerdings günstigere Anschaffungskosten.
Beim Kauf einer Photovoltaikanlage müssen aber nicht nur bestimmte PV-Module ausgewählt werden, sondern auch eine andere grundsätzliche architektonische Entscheidung getroffen werden, die sich später nicht mehr revidieren lässt: zentraler Wechselrichter oder Mikrowechselrichter? Eine Photovoltaikanlage, die an einen zentralen Wechselrichter angeschlossen ist, sollte aus Modulen mit gleicher Leistung bestehen.
Außerdem sollte die Größe des Wechselrichters auf die Größe der Anlage abgestimmt werden. Eine in Betrieb genommene Installation kann nicht einfach um mehrere zusätzliche Module erweitert werden. Mikrowechselrichter sind jeweils nur mit einem einzigen Photovoltaik-Modul verbunden. Im Gegensatz zum zentralen Wechselrichter wandelt er Gleichstrom in Wechselstrom für dieses eine Panel um und nicht für einen Modulstrang oder die gesamte Solaranlage. Die wesentlichen Vorteile: Jeder Mikrowechselrichter arbeitet unabhängig von den anderen.
So wird der typische „Lichterketteneffekt“ vermieden, bei dem die Leistung der gesamten Anlage durch ihr schwächstes Glied bestimmt wird. Qualitativ hochwertige Mikrowechselrichter, etwa von Enphase, sorgen also für mehr Zuverlässigkeit und mehr Stromerzeugung. Solche Mikrowechselrichter bieten sich für teilverschattete Anlagen an. Denn wenn Strom direkt am Modul umgewandelt wird, ist nicht der ganze Strang oder die gesamte Anlage von der Verschattung beeinflusst, der Ertrag kann um ein Drittel höher liegen. Dieselben Vorteile spielt der Mikrowechselrichter bei einem verschmutzten Panel aus. Mit Mikrowechselrichtern kann eine Installation problemlos um weitere Module ergänzt werden. Auch aus Brandschutzgründen ist die dezentrale Technik ratsam.
Um Batteriespeicher erweitern
Mehr als jede zweite neue Solaranlage in Deutschland wird inzwischen mit einem Speicher ausgerüstet. Damit lässt sich Solarenergie zu beliebigen Zeiten nutzen. Als Faustformel gilt: Die Speicherkapazität (Kilowattstunden) sollte 0,9 bis 1,6-mal der Photovoltaik-Leistung (Kilowatt-Peak) entsprechen. Für eine Solaranlage mit fünf Kilowatt-Peak genügt daher eine Speicherkapazität von vier bis acht Kilowattstunden. Ein Speicher mit zehn Kilowattstunden kostet zwischen 8.000 bis 10.000 Euro und ist für einen jährlichen Stromverbrauch von bis zu 6.000 Kilowattstunden geeignet.
Blei oder Lithium? Der Bleiakkumulator wurde in der Anfangszeit der Photovoltaikanlagen am häufigsten eingesetzt, da andere Akkutypen noch wenig populär waren. Eine besonders hervorzuhebende Eigenschaft des Bleiakkus ist die geringfügige Selbstentladung. Somit werden Ladungsverluste vermieden und der Strom kann optimal genutzt werden. Im Verhältnis zur speicherbaren Energie weisen die Bleiakkus ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis auf. Der Wirkungsgrad beträgt rund 80 Prozent, wodurch die Anlagen an Effektivität gewinnen.
Viele Modelle sind zudem wartungsfrei, sodass die Unterhaltungskosten gering gehalten werden können. Blei-Gel-Akkumulatoren gelten im Allgemeinen als wartungsfrei und besitzen keine beziehungsweise lediglich eine sehr geringe Säureschichtung. Aufgrund des optimalen Preis-Leistungs-Verhältnisses werden heutzutage Lithium-Ionen-Akkumulatoren vermehrt eingesetzt. Die größten Vorteile der Lithium-Ionen-Akkus sind ihre lange Lebensdauer von rund 20 Jahren und die überzeugende Zyklenfestigkeit, die mitunter 10.000 Entlade- und Ladezyklen übersteigen kann.
Zudem punkten die Speicher für Photovoltaikanlagen in vielen Fällen mit einem Tiefentladeschutz, einer flexiblen Teilzyklisierung ohne störenden Memoryeffekt, einer Schnellladefähigkeit sowie einem angenehmen und geräuschlosen Betrieb. Ebenso sind Lithium-Eisenphosphat-Akkus wegen ihres günstigen Preises, ihrer Zyklenfestigkeit und ihrer hohen Sicherheit beliebte Speicher für Photovoltaikanlagen.
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