Solaranlagen sind schon längst kein Nischenprodukt mehr. Die Bundesregierung will sie deutlich ausbauen, um fossile Energieträger einzusparen. Neue Technologien machen’s möglich.
Selbst wenn der Himmel bedeckt ist – die Sonne scheint. Zwar kommt nur ein Bruchteil ihrer Energie auf der Erde an, aber die Menge ist immer noch enorm. In Deutschland sind es pro Jahr zwischen 900 und 1.200 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Zum Vergleich: Der Stromverbrauch eines durchschnittlichen Haushalts liegt bei knapp 3.200 Kilowattstunden. Je nach Region würde dafür also die Sonnenenergie ausreichen, die drei Quadratmeter Boden erreicht. Ganz so einfach ist es natürlich nicht. Denn selbst moderne Solarmodule wandeln nur rund 20 Prozent der ankommenden Energie in Strom um, und die Intensität der Strahlung schwankt übers Jahr stark. Trotzdem ist Solarenergie zu Recht ein wichtiger Baustein der Energiewende. Das hängt auch mit den Innovationen der vergangenen Jahre zusammen.
Intensiver Ausbau geplant
Fast 70 Jahre ist es her, dass die erste Solarzelle auf Siliziumbasis entwickelt wurde. Sie hatte einen Wirkungsgrad von nur sechs Prozent. Inzwischen decken Photovoltaikanlagen in Deutschland etwa elf Prozent des Bruttostromverbrauchs ab. Dabei wird es nicht bleiben. Bis zum Jahr 2030 sollen sie nach den Plänen der Bundesregierung eine Leistung von 215 Gigawatt erbringen und damit etwa 30 Prozent des voraussichtlich benötigten Stroms liefern. Unrealistisch ist das nicht. Denn die Einsatzmöglichkeiten sind breit gefächert. Es beginnt damit, dass die Technik der klassischen Dachmodule immer weiter verbessert wurde und weiter wird. Hieß es zum Beispiel noch vor einigen Jahren, dass sich nur ein Dach in Südlage für eine Photovoltaikanlage eigne, gehören inzwischen Systeme mit Ost-West-Ausrichtung zum Alltag. Ihre Leistung fällt normalerweise nur um wenige Prozent geringer aus. Auch in puncto Design hat sich einiges getan. Neben den herkömmlichen Modellen in Blau liegen schwarze Module im Trend. Bei einigen Spezialherstellern sind weitere Farben erhältlich, die es ermöglichen, die Photovoltaikanlage optisch besser an das Gebäude anzupassen.
Übrigens: In NRW ist es erlaubt, Solaranlagen auf denkmalgeschützten Häusern installieren zu lassen. Voraussetzung ist aber eine Genehmigung der lokalen Denkmalschutzbehörden.
Der Bochumer Wilfried Kogelheide (64) hat sich von den Stadtwerken Solarmodule und einen Batteriespeicher installieren lassen. Den erzeugten Strom kann er direkt nutzen.
PV trotz Denkmalschutz
Ein noch recht junger Trend sind Solardachpfannen. Es gibt sie in verschiedenen Materialien und Farben. Auf den Quadratmeter gerechnet, können sie in Bezug auf die Leistung allerdings derzeit nicht mit großflächigen Modulen mithalten, weswegen die Stadtwerke Bochum sie noch nicht anbieten. Neu im Portfolio ist dafür eine spezielle Technologie: Dabei wird für jedes Modul ein eigener Microwechselrichter installiert. Das erhöht unter anderem die Flexibilität beim Einbau und ist daher etwa für Dächer mit Gauben ideal. Ein anderes Thema ist die Statik. Nicht jedes Gebäude kann eine zusätzliche Last tragen. Mitunter können daher sogenannte Dünnschicht-Module eine Lösung sein. Für sie wird auf einen Träger nur eine dünne Schicht des Halbleiter-Materials aufgebracht, das für die Stromproduktion sorgt. Das führt allerdings dazu, dass die Leistung der Dünnschicht-PV klar hinter den Werten der klassischen Module zurückbleibt. Ihr Wirkungsgrad ist durch den technologischen Fortschritt aber bereits deutlich gestiegen. Aktuell lohnt sich diese Technik für große Dachflächen oder Fassaden, bei denen eine hohe Quadratmeterzahl für die Stromerzeugung genutzt werden kann.
Apropos Fassaden. Was für private Wohnhäuser eine Seltenheit ist, nimmt bei gewerblich genutzten Neubauten zu: die sogenannte gebäudeintegrierte Photovoltaik. Dabei werden die Module nicht auf einem Bauteil angebracht, sondern ersetzen es, sind also beispielsweise Teil der Fassade. Ein komplettes Solardach, etwa für ein Carport, fällt auch in diese Kategorie.
Schwimmende Solaranlagen sind ideal für ungenutzte Wasserflächen wie Stauseen oder geflutete Bau- oder Sandgruben. Genutzt wird für die Solaranlage nur ein Teil der Fläche.
Doppelte Flächennutzung
Solche vermeintlichen Sonderwege werden vermutlich bald zur Normalität. Denn was vor allem benötigt wird, um mehr Sonnenstrom zu produzieren, sind Flächen. Die Möglichkeiten sind da. Spezielle Photovoltaik-Module können zum Beispiel Platten für Gehwege ersetzen, es gibt PV-Isolierglas, aus dem Fenster hergestellt werden, sowie Solarenergie-Sonnenschutzlamellen und Module, die Dächer von Elektroautos zieren, um die Akkus aufzuladen.
All das wird aber nicht reichen, um den Ertrag an Solarenergie schnell genug zu steigern. Große Hoffnung liegt daher auf der doppelten Flächennutzung. Konzepte wie die Agri-Photovoltaik breiten sich immer weiter aus und bieten viele Vorteile: Bei der Agri-Photovoltaik werden Module auf landwirtschaftlichen Flächen installiert. Die Module spenden Schatten und sind so angebracht – vertikal oder horizontal in größerer Höhe – dass sie die Bearbeitung der Flächen nicht behindern. Die Ernte fällt zwar in der Regel etwas geringer aus. Rechnet man den erzeugten Strom hinzu, entsteht aber ein großes Plus. Eine weitere Option sind schwimmende Solarmodule. Sie können unter anderem dort entstehen, wo ehemalige Baggerlöcher vom Tagebau geflutet werden.
Die Stadtwerke Bochum unterstützen diese Entwicklung. Einerseits fördern sie den Ausbau erneuerbarer Energien, indem sie großflächige Solarprojekte mitfinanzieren. Aktuell sind sie insgesamt an einer PV-Fläche von etwa 52.500 Quadratmetern (knapp 7½ Fußballfelder) beteiligt. Andererseits installieren sie Solaranlagen auf Gebäuden der Region – wer kein Geld investieren möchte, kann die Systeme pachten. Gegen eine feste Gebühr übernehmen die Stadtwerke Installation, Wartung und Betrieb.
Perfekt ist dabei die Kombination aus PV und einem Batteriespeicher, damit Sie beispielsweise tagsüber erzeugten Sonnenstrom auch abends nutzen können. Noch nachhaltiger wird Ihr Zuhause, wenn Sie mit Solarenergie eine Wärmepumpe betreiben oder Ihr E-Auto aufladen.
Carport mit Solardach: Das Dach ist aus Modulen zusammengesetzt. Sie werden also nicht auf ein normales Dach montiert.