Neben Windkraft ist Solarstrom durch Photovoltaik mittlerweile eine die wichtigsten Säulen bei der Energiewende. Angesichts des Klimawandels und der Endlichkeit fossiler Brennstoffe suchen viele Unternehmen nach nachhaltigen Möglichkeiten, ihren Energiebedarf zu decken. Eine der vielversprechendsten Technologien, um sauberen Strom zu erzeugen, sind Photovoltaikanlagen.
Durch die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie können Betriebe nicht nur einen wichtigen Beitrag zum Klimaschutz leisten, sondern auch ihren Energiekosten senken. Photovoltaikanlagen sind inzwischen technisch ausgereift, einfach zu installieren und amortisieren sich dank staatlicher Förderprogramme und sinkender Preise für Solarmodule immer schneller.
Wie funktioniert Solarstrom durch Photovoltaik?
Photovoltaik (PV) ist die Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Solarzellen. Diese bestehen aus Wafer, die hauptsächlich aus Halbleitermaterialien hergestellt werden. Wenn Sonnenlicht auf eine Solarzelle trifft, werden Elektronen im Material angeregt und erzeugen einen elektrischen Strom. Dieser Prozess findet ohne bewegliche Teile statt, was die Technologie besonders langlebig und wartungsarm macht.
Einzelne Solarzellen sind in Modulen kombiniert, die wiederum zu einzelnen Strings gebündelt sind. Anschließend folgt die Verkabelung von PV-Modulen bzw. der Strings zu den Wechselrichtern sowie der Anschluss an das Stromnetz. Anwendung finden gewerbliche Solaranlagen meist auf Industrie- und Lagerhallen, auf Freiflächen oder Solar-Carports. Denkbar sind auch andere Anwendungen, wie die Installation auf Außenlagern, an Fassaden, als Zäune oder Agri-PV.
Solarstrom durch Photovoltaik: Welche Komponenten sind wichtig?
In einer funktionsfähigen Photovoltaikanlage arbeiten zahlreiche unterschiedliche Komponenten zusammen. Nur wenn alle zuverlässig ihre Aufgabe erfüllen, kann aus Sonnenenergie auch wirklich Solarstrom werden.
Die Solarmodule sind das Herzstück der Photovoltaikanlage, da hier die Umwandlung von Sonnenlicht in Gleichstrom erfolgt. Daher ist der Wirkungsgrad von Solarzellen bei der Auswahl dringend zu beachten. Damit die Module möglichst viele Sonnenstunden abbekommen, ist die ideale Ausrichtung von PV-Anlagen zu beachten. Dazu sind in fast allen Fällen passende Unterkonstruktionen notwendig.
Für die Einspeisung des erzeugten Solarstroms in das eigene Netz sorgt die Verkabelung. Der von den Solarmodulen produzierte Gleichstrom wird vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Dabei spielt der Dimensionierungsfaktor eine entscheidende Rolle für die Wirtschaftlichkeit der gesamten PV-Anlage. Da Solaranlagen auch dann Strom produzieren, wenn er gerade nicht benötigt wird, kann überschüssiger Strom in Batteriespeichern zwischengelagert werden. Diese gespeicherte Energie kann dann bei Bedarf genutzt werden.
Große PV-Anlagen sind immer mit dem öffentlichen Stromnetz gekoppelt. Sollte die Solaranlage zu wenig Strom erzeugen, wird die fehlende Menge von dort bezogen. Bei einem Produktionsüberschuss und einem vollen Speicher wird der überschüssige Solarstrom in das öffentliche Netz eingespeist. Das PV-Monitoring sowie ein Zweirichtungszähler bieten jederzeit einen transparenten Überblick über die erzeugten Solarstrommengen.
Wieviel Solarstrom lässt sich durch Photovoltaik gewinnen?
Die Menge an Solarstrom, die sich durch Photovoltaik gewinnen lässt, hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören die geografische Lage, die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule, der Wirkungsgrad der Module und die verfügbare Fläche für die Installation. In Deutschland beträgt die jährliche Sonneneinstrahlung etwa 900 bis 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Die optimale Ausrichtung für Solarmodule ist nach Süden mit einem Neigungswinkel von etwa 30 bis 35 Grad. Sinnvoll ist aber auch eine Ost-West-Ausrichtung, um das Zeitfenster der Stromproduktion auszudehnen. Der Wirkungsgrad moderner Solarmodule liegt zwischen 18% und 22%, wobei höherwertige Module mehr Strom auf gleicher Fläche erzeugen können.
Die verfügbare Fläche bestimmt, wie viel Leistung installiert werden kann. Ein modernes bzw. typisches Solarmodul hat eine Fläche von etwa 1,6 Quadratmetern und liefert aktuell ungefähr 400 bis 430 Watt. Ein Kilowatt installierte Photovoltaik-Leistung erzeugt in Deutschland jährlich etwa 850 bis 1.000 Kilowattstunden Strom, abhängig von den genannten Faktoren. Einen ersten groben Überblick bietet hier ein Solarrechner. Unter durchschnittlichen Bedingungen können gut platzierte und dimensionierte gewerbliche PV-Anlagen somit eine beträchtliche Menge an Solarstrom erzeugen und so einen bedeutenden Beitrag zur Deckung des eigenen Energiebedarfs leisten.
Solarstrom einspeisen oder selbst verbrauchen?
Ob es sinnvoll ist, den gewonnenen Solarstrom selbst zu nutzen oder ins Netz einzuspeisen, hängt von mehreren Faktoren ab, wie der Einspeisevergütung, den eigenen Stromkosten und dem Eigenverbrauchsanteil. Der Eigenverbrauch des Solarstroms bietet zahlreiche Vorteile. Selbst verbrauchter Solarstrom ist immer günstiger als der vom Energieversorger bezogene Strom. Dabei entfallen nämlich nicht nur die Bezugskosten, sondern auch die Netzentgelte und Steuern. Zudem erhöht er die Unabhängigkeit von steigenden Strompreisen und Versorgungsengpässen und reduziert den CO₂-Ausstoß, da weniger Strom aus fossilen Brennstoffen benötigt wird.
Die Einspeisung des Solarstroms ins Netz bringt ebenfalls Vorteile mit sich. Betreiber erhalten eine gesetzlich festgelegte Vergütung, die ein sicheres Einkommen garantiert, und sparen die Kosten und den Wartungsaufwand für einen Speicher. Dies ist zudem einfacher zu handhaben, da keine technischen Anpassungen nötig sind. Allerdings ist die Einspeisevergütung oft niedriger als der Strompreis. Änderungen in der staatlichen Förderpolitik können zudem die Einspeisevergütung beeinflussen.
Letztlich hängt die Entscheidung von Ihrer individuellen Situation ab. Wenn die Stromkosten des Unternehmens hoch sind und ein großer Teil des Bedarfs durch Eigenverbrauch gedeckt wird, ist dies oft finanziell besonders vorteilhaft. Denkbar ist auch eine Kombination beider Modelle.
Kaufen oder Contracting von Photovoltaik?
Für welches Modell sich ein Unternehmen zur Realisierung entscheidet, hängt von verschiedenen Faktoren wie finanziellen Mitteln, langfristigen Zielen und Präferenzen ab. Beim Kauf einer Photovoltaikanlage erfordert die anfängliche Investition eine hohe Summe, führt jedoch langfristig zu Einsparungen bei den Stromkosten und bietet finanzielle Unabhängigkeit. Außerdem können Unternehmen von staatlichen Förderungen profitieren und die Immobilie aufwerten. Jedoch sind sie dann auch für Wartung und Reparaturen verantwortlich.
Das Contracting einer Photovoltaikanlage erfordert keine Investition, was es für viele attraktiv macht. Betrieb, Wartung und Reparaturen sind immer im Contracting enthalten, und der Vertrag bietet Flexibilität. Allerdings können die langfristigen Kosten für den Auftraggeber höher sein, und sie haben weniger Kontrolle über die Anlage, da sie im Besitz des Contracting-Partners bleibt. Im Gegensatz dazu stehen Planungssicherheit und stabile Stromkosten.
Vorteile von Solarstrom durch Photovoltaik
- Umweltfreundlichkeit: Solarstrom ist eine saubere Energiequelle. Bei der Stromerzeugung werden keine Treibhausgase oder Schadstoffe freigesetzt, was zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks des Unternehmens beiträgt.
- Unerschöpfliche Energiequelle: Die Sonne liefert eine praktisch unerschöpfliche Menge an Energie. Anders als fossile Brennstoffe, die begrenzt sind, steht Solarenergie dauerhaft zur Verfügung.
- Wirtschaftlichkeit: Die Kosten für Photovoltaikanlagen sind in den letzten Jahren erheblich gesunken. In vielen Regionen ist Solarstrom mittlerweile günstiger als konventionelle Stromquellen. Zudem machen staatliche Förderungen und Einspeisevergütungen die Investition in PV-Anlagen attraktiv.
- Unabhängigkeit: Durch die Nutzung von Solarstrom können Haushalte und Unternehmen ihre Abhängigkeit von externen Energieversorgern reduzieren und ihre Energiekosten langfristig stabilisieren.
Aktuelle Entwicklungen und Innovationen
Die Technologie bei der Gewinnung von Solarstrom durch Photovoltaik entwickelt sich stetig weiter. Hier einige Beispiele:
- Höherer Wirkungsgrad: Durch die Weiterentwicklung der Materialien und Produktionsverfahren erreichen moderne Solarzellen immer höhere Wirkungsgrade. Forscher arbeiten an Tandemzellen, die verschiedene Halbleitermaterialien kombinieren und so noch mehr Sonnenlicht in Strom umwandeln können.
- Speicherlösungen: Eine der Herausforderungen bei der Nutzung von Solarstrom ist die Speicherung für Zeiten ohne Sonnenschein. Fortschritte bei Batteriespeichern, wie Lithium-Ionen- und Redox-Flow-Batterien, ermöglichen es, Solarstrom effizient zu speichern und bei Bedarf abzurufen.
- Integration in die Architektur: Solarmodule werden zunehmend in Gebäudeteile integriert, wie z.B. Fassaden, Dachziegel oder Fenster. Dies ermöglicht eine ästhetisch ansprechende und platzsparende Nutzung von PV-Technologie.
- Solarstraßen und andere Anwendungen: Innovative Projekte wie Solarstraßen, bei denen Fahrbahnen mit Solarmodulen ausgestattet werden, Floating PV oder Agri-PV, zeigen das Potenzial der Photovoltaik jenseits traditioneller Anwendungen.
Fazit
Solarstrom aus Photovoltaik bietet Unternehmen zahlreiche Vorteile: Unabhängigkeit von steigenden Strompreisen, Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks und die Möglichkeit, überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen und so zusätzliche Erträge zu erzielen. Die Photovoltaik-Technologie hat sich in den letzten Jahren enorm weiterentwickelt und ist heute so leistungsfähig und zuverlässig wie nie zuvor. Angesichts der Dringlichkeit des Klimawandels und der Endlichkeit fossiler Brennstoffe ist Solarstrom die Zukunft der Energieversorgung.