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Photovoltaik – Strom aus Sonnenenergie

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Mit einer Photovoltaikanlage lässt sich Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln. Dem zugrunde liegt der sogenannte Photoeffekt, der bereits im 19. Jahrhundert entdeckt, aber erst im Laufe des 20. Jahrhunderts physikalisch erklärt und dementsprechend genutzt werden konnte. Erstes Einsatzgebiet war die Raumfahrt. Heute findet sich diese Technik auf vielen Hausdächern und versorgt die Bewohner mit Strom aus kostenloser Sonnenenergie. Photovoltaik eignet sich jedoch auch, um die Energiekosten gewerblicher und kommunaler Nutzer zu reduzieren und gleichzeitig einen Beitrag zum Klimaschutz zu leisten. 

Wie funktioniert Photovoltaik?

Die Funktionsweise der Photovoltaik beruht auf den Solarzellen. Diese wandeln Strahlungsenergie in elektrische Energie um. Sie lassen sich zu Modulen verbinden und auf Dächern, an Fassaden sowie auf freien Flächen installieren. Prinzipiell lässt sich die Stromerzeugung in zwei Schritte unterteilen:

  1. Energiegewinnung: Fällt Licht auf die Photovoltaik-Module (PV-Module), werden in den Solarzellen Elektronen freigesetzt. An den elektrischen Kontakten sammeln sich die positiven bzw. negativen Ladungsträger, wodurch zwischen Vorder- und Rückseite der Zelle eine Gleichspannung entsteht. Dieser photoelektrische Effekt kommt ohne mechanische oder chemische Reaktionen aus und ist somit verschleiß- und wartungsfrei.
  2. Stromumwandlung: Der vom Solargenerator erzeugte Gleichstrom wird anschließend vom Wechselrichter (häufig auch als Solarwechselrichter oder Netzeinspeisegerät [NEG] bezeichnet) in netzkonformen Wechselstrom (230 bzw. 400 Volt Wechselspannung bei 50 Hz) umgewandelt. Geprüfte Sicherheitsstandards und ausgereifte Prozessortechnik sowie Leistungselektronik der neuesten Generation sorgen für eine effektive Umwandlung des Solarstroms. Der erzeugte Wechselstrom kann dann im eigenen Haus genutzt oder in das öffentliche Netz eingespeist werden.

Wie effizient die Funktionsweise der Photovoltaik ist, hängt vom Herstellungsverfahren der Solarzellen ab. Unterscheiden lassen sich bei den Viessmann Vitovolt 300 monokristalline und polykristalline Zellen. Die folgende Tabelle zeigt, was diese voneinander unterscheidet.

 

Art der Solarzelle Beschreibung Wirkungsgrad

Monokristalline Zellen

Leistungsfähige Zellen aus reinen Einkristallen

14 bis über 19 Prozent

Polykristalline Zellen

Herstellung aus gegossenen Siliziumblöcken mit Kristallen unterschiedlicher Orientierung

12 bis über 17 Prozent

Bei den monokristallinen Photovoltaik-Modulen Vitovolt 300 befinden sich besonders dunkle monokristalline Solarzellen unter einer eisenarmen und hochtransparenten Spezialglasplatte. Zusammen mit einem schwarz-eloxierten Rahmen und einer schwarzen Tedlarfolie unter den Zellen entstehen dabei Module, die mit hoher Stabilität und modernem Design höchste Leistungswerte versprechen. Dafür geben wir eine erweiterte Produktgarantie für 10 Jahre und eine Leistungsgarantie von bis zu 25 Jahren auf mindestens 80 Prozent der Nennleistung. Sowohl die monokristallinen als auch die polykristalline Viessmann Solarzellen eignen sich für den Einsatz in Wohnhäusern, im kommunalen sowie gewerblichen Bereich. 

Profitieren Sie von den Vorteilen der Viessmann Photovoltaikanlagen

Eine Photovoltaikanlage trägt bei laufend steigenden Energiekosten dazu bei, Geld zu sparen und zusätzlich die Abhängigkeit von Energieversorgern zu verringern. Der selbst produzierte Strom kann für den Eigenbedarf genutzt oder aber in das öffentliche Netz eingespeist werden. Durch die gesetzlich geregelte Vergütung oder die Einsparung durch Eigenverbrauch rechnet sich die Investition bereits nach wenigen Jahren. In jedem Fall ist damit eine Wertsteigerung der Immobilie verbunden.

Mit der Installation von PV-Modulen signalisiert der Betreiber sein verantwortungsvolles Handeln für die Umwelt und leistet einen aktiven Beitrag zum Klimaschutz durch die Vermeidung von CO₂-Emissionen. Bereits 8,5 Quadratmeter Photovoltaikfläche reichen aus, um den durchschnittlichen Stromverbrauch eines Bundesbürgers zu decken.

Der hohe Qualitätsanspruch an die Photovoltaik-Module sichert Wirtschaftlichkeit und Langlebigkeit. Umfassende Dienstleistungen von der Planung und Auslegung über die Lieferung bis zum Service durch kompetente Viessmann Partner runden das Photovoltaik-Angebot ab.

Die Viessmann Photovoltaik-Technik bietet Ihnen perfekt aufeinander abgestimmte Komponenten bestehend aus PV-Modulen, Wechselrichtern und Montagesystemen sowie Stromspeichersystemen und Wärmepumpen zur Erhöhung der Eigenstromnutzung.

Einspeisevergütung und Eigenstromnutzung

Besitzern von Photovoltaikanlagen bieten sich derzeit zwei Möglichkeiten den erzeugten Strom zu verwerten: Der Strom kann entweder vollständig ins Netz eingespeist oder teilweise beziehungsweise vollständig selbst genutzt werden. In den vergangenen Jahren war das vollständige Einspeisen des Solarstroms in der Regel finanziell attraktiver. Sinkende Vergütungssätze für die Einspeisung einerseits und steigende Kosten für den Strombezug andererseits machen die Option Eigenverbrauch jedoch zunehmend interessanter. Die Stromkosten pro Kilowattstunde sind in der Regel merklich höher als der Vergütungssatz für die eingespeiste Kilowattstunde Solarstrom. Darum wird der erzeugte Photovoltaik-Strom vermehrt selbst verbraucht beziehungsweise in Batterien zwischengespeichert und nur überschüssiger Strom ins Netz eingespeist. Letzteres ist im Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Nach diesem müssen Energieversorger den nicht selbst genutzten Strom abnehmen und in ihr Netz aufnehmen.

Effizienter Eigenverbrauch sicherstellen

Da mit Photovoltaik erzeugter Solarstrom kostengünstiger ist als Strombezug aus dem Netz, bietet der Eigenverbrauch finanzielle Vorteile. Ein optimales Anlagenkonzept in Verbindung mit perfekt abgestimmten Komponenten stellt einen hohen Eigenverbrauch sicher.

[1] Photovoltaikanlage [2] Photovoltaik-Wechselrichter [3] Photovoltaik-Zähler [4] Verbraucher [5] Messzähler Wärmepumpe [6] Wärmepumpe [7] Bezugs- und Einspeisezähler [8] Öffentliches Stromnetz

Komplettlösung: Photovoltaikanlage mit Wärmepumpe kombinieren

Die effizienteste Art der elektrischen Wärmeerzeugung ist die Wärmepumpe. Dabei werden aus einer Kilowattstunde Strom unter Nutzung kostenloser Umweltwärme bis zu vier Kilowattstunden Wärme gewonnen. Wird mithilfe einer Wärmepumpe der Energiebedarf für das Erwärmen von Räumen und Trinkwasser abgedeckt, ermöglicht der kostengünstige Solarstrom eine preiswerte Wärmeversorgung. Wer Photovoltaik mit einer Wärmepumpe kombinieren möchte, sollte sich gezielt für eine Umweltheizung entscheiden, die den Eigenverbrauch optimiert und ihren Betrieb an die Erzeugung der Photovoltaikanlage anpassen kann. Viessmann hat für diese Anwendung ein entsprechend abgestimmtes System von Photovoltaikanlage und Wärmepumpe entwickelt.

Dr. Frank Voßloh erklärt für Klassikradio unter anderem, wie Fachhandwerker und unabhängige Berater bei Interesse für eine Kombination aus Wärmepumpe und Photovoltaik unterstützen:

Photovoltaikanlage mit Stromspeicher Vitocharge

Tagsüber erzeugt die Photovoltaikanlage – eine entsprechende Fläche vorausgesetzt – genügend Strom, um den Bedarf eines Einfamilienhauses zu decken. Der fluktuierenden Stromerzeugung stehen allerdings unterschiedliche Verbrauchsspitzen gegenüber – etwa für den Betrieb von Geschirrspüler, Waschmaschine oder Trockner. Und natürlich einer Wärmepumpe, die während der Heizperiode mehr Strom für die Umwälzpumpe benötigt.

Ein Stromspeicher-System gleicht diese Spitzen aus, indem es aus seinen Batterien genau dann den zusätzlich notwendigen Strom bereitstellt, wenn er auch gebraucht wird. Mit dem Vitocharge VX3 bietet Viessmann den PV-Stromspeicher der neuen Generation, mit dem Sie Ihren Eigenverbrauch sowie die Effizienz der gesamten Anlage steigern können. Wird im Haushalt kein Strom benötigt, lädt das System den Stromspeicher auf. Bei Bedarf wird dieser Strom dann genutzt. Ist der Stromspeicher aufgeladen und kein angeschlossener Verbraucher aktiv, wird der Strom in das öffentliche Netz eingespeist und vergütet.

In der Jahresbilanz ergibt sich mit diesem System für ein KfW40-Haus ein hoher Autarkiegrad. Im gezeigten Beispiel fallen lediglich 86,- Euro Energiekosten für Strom und Wärme an – in einem Jahr!

[1] Photovoltaik-Module
[2] Sonnenkollektoren
[3] Split Luft/Wasser-Wärmepumpe
[4] Außeneinheit der Wärmepumpe
[5] Wohnungslüftungsgerät
[6] Stromspeicher-System

Video – ViTalk: IoT für Energie

In der Aufzeichnung des ViTalks geht es um die elektrische Wärmeerzeugung, und damit um Stromerzeugung, -speicherung und -vernetzung.

Die richtige Planung ist wichtig für einen wirtschaftlichen Betrieb

Damit die Technik wirtschaftlich und zuverlässig arbeitet, sind einige Punkte zu beachten. So kommt es neben einer hohen Produkt- und Ausführungsqualität auch auf die richtige Planung an. Wer eine Photovoltaikanlage kaufen möchte, sollte daher zunächst zusammen mit einem unserer Partner prüfen, ob die Voraussetzungen gegeben sind. 

Die Matrix zeigt exemplarisch das geeignete Paket für die verfügbare Dachfläche. Im Schnittpunkt von Dachhöhe und Dachbreite ergibt sich das geeignete Paket. (sichtbar)

Ausrichtung, Neigung und Verschattung der Dachflächen

Süddächer ohne Verschattung sind optimal für Photovoltaik. Mit einer Neigung von 30 bis 40 Grad treffen die Sonnenstrahlen dabei ideal auf die Vitovolt 300 Solarmodule auf, sodass die Zellen viel Strom gewinnen. Ist die Neigung günstig, die Ausrichtung aber nach Osten oder Westen verschoben, fällt der Ertrag im Durchschnitt um zehn bis 20 Prozent geringer aus. Wer die Einbußen ausgleichen möchte, muss eine größere Photovoltaikanlage kaufen. Welche Leistung auf dem eigenen Dach möglich ist, zeigt die Viessmann-Flächenmatrix. Dabei geben Interessenten Breite und Höhe der Dachfläche an und erhalten schnell eine Aussage darüber, wie viele Module sich installieren lassen.

Tragfähigkeit des Daches prüfen

Mit den Solarmodulen kommt viel Gewicht auf das Dach. Ein Statiker stellt schnell fest, ob dieses die Technik auch tragen kann. Sind Sanierungsarbeiten an der Dachkonstruktion erforderlich, können Hausbesitzer diese übrigens mit einem Darlehen der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) finanzieren. 

Richtwerte für die Auslegung in Wohnhäusern

Die Auswahl der passenden Photovoltaikanlage erfolgt bei den Vitovolt 300 Paketen von Viessmann besonders einfach anhand weniger Fragen. Welche Anlage Hausbesitzer kaufen müssen, hängt dabei von der Anzahl der im Haushalt lebenden Personen und dem gewünschten Einsatz der Technik ab. So sind mehr Solarmodule erforderlich, wenn die Photovoltaik auch eine Wärmepumpe mit Strom versorgen soll. Bei der Kombination mit einer Brennstoffzelle sind hingegen weniger Module notwendig. Denn diese produziert neben Wärme auch Strom für den Eigenbedarf. Die folgende Tabelle zeigt überschlägige Richtwerte.

Personen im Haushalt

Durchschnittlicher Stromverbrauch pro Jahr

nur Photovoltaik

Photovoltaik und Wärmepumpe

Photovoltaik und Brennstoffzelle

2

bis ca. 3.000 kWh

XS

S

XS

3

bis ca. 3.500 kWh

S

M

XS

4

bis ca. 4.500 kWh

M

L

XS

5

bis 6.000 kWh

L

XL

S

ab 5

bis 6.500 kWh

XL

XXL

S

ab 5

ab 6.500 kWh

XXL

XXL

S

Förderung von Photovoltaik

Grundsätzlich gibt es zwei Säulen bei der Förderung von Photovoltaik: die Unterstützung durch das EEG und über die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW). Die EEG-Förderung ist festgelegt und richtet sich nach dem Installationszeitpunkt. Die aktuelle Förderhöhe stellt die Bundesnetzagentur zur Verfügung. Eine Förderung über die KfW erfolgt mit dem Programm 270. Über dieses können Sie einen Kredit beantragen für den Kauf, den Aufbau und die Erweiterung einer Photovoltaikanlage. Über dasselbe Programm ist im Übrigen auch ein neuer Stromspeicher förderfähig.

Hinweis zur Fördermittelabfrage

Die über die Online-Anfrage veröffentlichten Informationen und Angaben sind mit Sorgfalt zusammengestellt. Für die Fehlerfreiheit und Vollständigkeit der Angaben kann jedoch keine Gewähr übernommen werden. Allein maßgeblich sind die jeweils gültigen Gesetze, Verordnungen und Richtlinien - rechtsverbindliche Angaben erhalten Sie bei den jeweils genannten Institutionen. Ein Rechtsanspruch auf Förderung besteht nicht. Ausnahmen können sich aus gesetzlichen Regelungen ergeben wie z.B. für die Einspeisevergütung über das Erneuerbare-Energien-Gesetz und das Kraft-Wärme-Kopplungs-Gesetz. Bewilligungen werden im Übrigen ausschließlich im Rahmen der zur Verfügung stehenden Haushaltsmittel von der jeweiligen Bewilligungsstelle erteilt. Weiterführende Informationen finden Sie im Abschnitt Förderung der Photovoltaik.

Fördermittelabfrage

Erfahren Sie mehr über die Förderprogramme in Ihrer Region. Geben Sie Ihre Postleitzahl ein und finden Sie heraus, welche Fördermittel für Ihren Standort in Frage kommen.

Kleines FAQ rund um Photovoltaik

Welche Dachform ist für den Betrieb einer PV-Anlage geeignet und ist eine regelmäßige Reinigung notwendig? Diese und weitere Fragen beantworten wir im Folgenden.

Viessmann Photovoltaik-Module lassen sich sowohl auf Schrägdächern (zwischen 10 und 60 Grad Dachneigung) als auch auf Flachdächern sicher und schnell montieren. Wichtig ist nur, dass das betreffende Dach das Gewicht der Module auch bei widrigen Bedingungen sicher trägt.

In der Praxis lässt sich der gesamte Energiebedarf eines Hauses etwa zu 30 Prozent durch Photovoltaik decken. Einen höheren Eigenverbrauch erreichen Sie mithilfe eines Stromspeichers wie dem Vitocharge. Realistisch ist ein Anteil von 70 bis 80 Prozent. Sinnvoll ist zudem der Einsatz eines Elektroautos oder eines E-Bikes.

Wenn Sie eine Photovoltaik in Betrieb nehmen und die Einspeisevergütung erhalten möchten, müssen Sie einige Dinge beachten.

1. Sie müssen bei Ihrem örtlichen Energieversorger einen Antrag auf Netzanschluss (Netzanschlussbegehren) stellen. Wer Ihr örtlicher Energieversorger ist, entnehmen Sie Ihrer letzten Energierechnung. Ist kein Name vorhanden, sondern nur ein 13-stelliger Code, dann geben Sie ihn auf dieser Webseite ein.

2. Es erfolgt die sogenannte Netzverträglichkeitsprüfung durch den Energieversorger. Dabei überprüft dieser, ob das örtliche Stromnetz für die geplante PV-Anlage ausgelegt ist oder nicht. In der Regel können Sie die beiden ersten Schritte zusammen mit Ihrem Solarteur unternehmen.

3. Zwei Wochen vor Inbetriebnahme Ihrer Photovoltaikanlage müssen Sie diese bei der Bundesnetzagentur anmelden. Konkret muss die Anlage im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur registriert werden. Die Anmeldung ist äußerst wichtig und bildet die Grundlage für Ihre Einspeisevergütung. Anders formuliert: Ohne Anmeldung keine Vergütung!

4. Nach der Inbetriebnahme erhalten Sie einen sogenannten Anlagenpass. Darin enthalten sind alle technischen Details der Anlage, alle Dokumente zur Installation sowie ein Protokoll zur Inbetriebnahme. Der Anlagenpass ist vergleichbar mit dem Checkheft für das Auto und ist vor allem für die rechtliche Absicherung unverzichtbar.

Wenn Sie eine Photovoltaikanlage in Betrieb nehmen und den erzeugten Strom teilweise in das örtliche Stromnetz einspeisen, müssen Sie Steuern zahlen. Welche Steuern zu entrichten sind, hängt unter anderem von der Größe Ihrer Anlage ab. Grundsätzlich können folgende Steuerarten auf eine PV-Anlage erhoben werden:

  • Gewerbesteuer
  • Umsatzsteuer (Mehrwertsteuer)
  • Grunderwerbssteuer
  • Einkommensteuer

Die meisten durchschnittlichen Anlagen erzielen eine so geringe Leistung, dass ihre Betreiber keine Gewerbesteuer entrichten müssen. Die Umsatzsteuerpflicht hingegen greift erst, wenn mehr als die Hälfte des selbst erzeugten Stroms eingespeist wird. Anlagenbetreiber müssen Grunderwerbsteuer nur dann entrichten, wenn Folgendes zutrifft:

  • Eine Immobilie wird mit einer bereits vorhandenen Anlage erworben
  • Es handelt sich dabei um eine sogenannte Indach-Anlage (direkt ins Dach eingebaute Solaranlage)

Lediglich in der Einkommensteuererklärung muss der Gewinn (Einspeisevergütung minus Betriebskosten inkl. Wartungs- und Reparaturkosten, Versicherungen etc.) eingetragen werden. Um sicherzugehen, was genau eingetragen werden muss, konsultieren Sie am besten Ihren Steuerberater.

Moderne Solarmodule sind aufgrund ihrer Neigung und der sehr glatten Oberfläche nahezu selbstreinigend. Hinzu kommen Wind und Regen, die den Staub weitgehend entfernen. Bei Schnee oder gröberen Verschmutzungen durch beispielsweise heruntergefallene Äste ist eine Reinigung dennoch sinnvoll. Für diese Arbeiten beauftragen Sie am besten einen Fachbetrieb, da die Arbeitshöhe ein gewisses Risiko darstellt. Außerdem besteht die Gefahr eines Garantieverlusts durch falsche Reinigung.

Speisen Sie Strom in das öffentliche Netz ein, erhalten Sie über 20 Jahre eine Vergütung von Ihrem Energieversorger. Nach Ablauf dieser Zeit entfällt die Einspeisevergütung. Sie können den selbst erzeugten Strom aber weiterhin auf dem Markt “anbieten”. Je nach Menge könnte sich die Suche aber als schwierig gestalten. Alternativ können Sie den Strom komplett vor Ort nutzen. Eine andere Möglichkeit ist die Modernisierung der Anlage. Dabei ersetzen Sie die alten Module durch neue, leistungsfähigere. Das vorhandene Montagegestell können Sie in der Regel weiterhin verwenden.

Photovoltaik-Tankstelle am Werk Allendorf

Viessmann Kunden, Lieferanten und Gäste haben vor dem Infocenter des Werkes Allendorf seit neuestem Gelegenheit, den Akku ihres Elektrofahrzeugs für den weiteren Reiseweg aufzuladen; sechs „Zapfsäulen“ stehen dafür zur Verfügung. Der Strom stammt zu 100 Prozent von den Viessmann Photovoltaik-Modulen auf dem Dach der Tankstelle. 

Auch ein in leuchtendem Vitorange lackierter BMW i3 wird dort aufgeladen. Er ergänzt den Allendorfer Fuhrpark und wird für Fahrten im Umkreis des Werkes eingesetzt.

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