Photovoltaik auf dem eigenen Dach

Klimaschutz und Energiewende durch PV-Anlagen

Schon im Jahr 2006 hat sich der Landkreis München bei der Auftaktveranstaltung zum Klimaschutz folgende Ziele gesetzt:

    • bis 2050 soll der Energiebedarf jedes Bürgers auf 40% der damaligen Werte absinken,
    • die restlichen 40 % sollen komplett auf regenerative Weise erzeugt werden.

In Haar kommt dafür vor allem die Nutzung der Sonnenenergie durch Fotovoltaikanlagen in Frage. Wenn wir das zweite Ziel also erreichen wollen, dann ist auch auf jedem Einfamilienhaus, dessen Dach oder dessen Garage sich dafür grundsätzlich eignet, eine PV-Anlage erforderlich. Und das lieber heute als morgen.

Photovoltaikanlagen im Einfamilienhausbereich – PV-Strom selbst nutzen

Die Grundsituation:

  • Die Vergütungen für ins öffentliche Netz eingespeisten Strom nach dem „Erneuerbare-Energien-Gesetz“ (EEG) sind mit ca. 8 Ct. pro kWh inzwischen viel niedriger als die Kosten für den Strombezug vom Energieversorger (bei uns die Stromversorgung Haar, SVH). Die Bezugskosten liegen derzeit bei etwa 30 Ct. pro kWh.
  • Daher ist es wirtschaftlich sinnvoll, möglichst viel vom dem auf dem eigenen Dach (oder auf der Garage) erzeugten PV-Strom selbst zu nutzen, um so die Stromrechnung deutlich zu reduzieren. So werden PV-Anlagen auch eine sich finanziell schnell amortisierende Investition.
  • Mit einem Elektroauto und einer intelligenten Wallbox zu Hause ist es besonders einfach, einen hohen Eigenverbrauchsanteil zu erreichen. Ein einziger Quadratmeter Solarmodulfläche erzeugt dabei im Jahresverlauf so viel sauberen Strom, wie für 1000 km vollelektrisches Fahren notwendig ist. Das entspricht Verbrauchskosten von ca. 1,6 € pro hundert Kilometer, weil dieser Strom sonst nur zu 8 Ct/kWh (EEG-Vergütung) verkauft würde.
  • PV-Anlagen haben einen „Einspeisevorrang“. Sie müssen nicht vom Energieversorger genehmigt werden. Der Energieversorger kann sie nicht verhindern.
  • PV-Anlagen müssen aber von einem konzessionierten Elektromeister in Betrieb genommen werden und beim Energieversorger angemeldet werden.
  • Außerdem muss eine Anlage im „Markstammdatenregister“ bei der Bundesnetzagentur angemeldet werden, was aber keinen großen Aufwand bedeutet.
  • Eine PV-Anlage besteht immer aus den PV-Modulen und dem Wechselrichter, der den Gleichstrom der Module in 230V-Wechselstrom umsetzt.
  • Muss man einen Gewerbebetrieb anmelden, weil man ja Strom verkauft (Link s. am Ende)?
    Bis zu einer Größe von 5 kWp ist das grundsätzlich nicht nötig! Bei größeren Anlagen nur dann, wenn eine „Gewinnerzielungsabsicht“ besteht. Dabei berücksichtigt das Finanzamt aber nur den Teil des verkauften Stroms (also nach EEG). Die ersparten Kosten durch reduzierten Strombezug wegen des Eigenstromverbrauchs interessiert das Finanzamt nicht. Daher sind aus steuerlicher Sicht solche privaten PV-Anlagen eigentlich immer „Liebhaberei“. Trotzdem amortisiert sich die PV-Anlage in überschaubaren Zeiträumen wegen der reduzierten Stromrechnung.
    Gegebenenfalls muss man die „Liebhaberei“ dem Finanzamt über einen Steuerberater glaubhaft machen, was aber einfach ist.

PV-Strom vom Hausdach

Situation bis 2012: Süddächer waren am wirtschaftlichsten
Als die Einspeisevergütungen noch höher waren als die Kosten für Strombezug (galt bis 2012) war man daran interessiert, die maximale Stromproduktion pro Jahr aus den Modulen zu holen. Außerdem waren damals die Kosten für die Solarmodule noch der entscheidende Kostenfaktor. Daher wurden die Module nach Möglichkeit nach Süden ausgerichtet und um ca. 30 Grad geneigt. So montiert erzeugt eine 1kWp-Anlage (1 kWp = solare Leistung von 1 kW bei senkrechter Sonneneinstrahlung an einem sonnigen Tag) bei uns typisch ca. 1100 kWh im Jahr. Die maximale Stromproduktion liegt dabei in den Mittagsstunden, was für die eigene Nutzung nicht in jedem Fall von Vorteil ist.

Seit 2012 ist die Einspeisevergütung kontinuierlich weiter gefallen und liegt inzwischen bei nur noch ca. 8 Ct/kWh.

Situation heute: Dächer nach Ost und West sind genauso wertvoll
Süddächer sind natürlich immer noch sehr gut geeignet. Für einen höheren Anteil des selbstgenutzten PV-Stroms ist es aber oft besser, die Stromproduktion zu anderen Tageszeiten zu haben. Das ist also die Frage, wann man in einem Haushalt den Strom benötigt. Abhilfe bringt eigentlich immer ein Akkuspeicher (s. unten), weil dann Produktionszeit und Nutzungszeit entkoppelt sind.

Ohne Akkuspeicher ist es heute oft wirtschaftlicher, z.B. ein Südost-Dach und ein Südwest-Dach mit getrennten kleineren PV-Anlagen zu bestücken als alle Module auf ein Dach zu konzentrieren. Auch die Kombination eines Ost-Daches mit einem West-Dach ist sehr sinnvoll und selbst flach geneigte Norddächer können inzwischen wirtschaftlich genutzt werden.

Dabei produziert zwar jede der Teilanlagen pro kWp weniger Strom als bei einer optimal nach Süden ausgerichteten Anlage, dies wird aber durch die selbst nutzbare Stromproduktion zu anderen Tageszeiten oft mehr als ausgeglichen.

Außerdem sind die Kosten der Module heute nicht mehr die den Gesamtpreis einer PV-Anlage bestimmende Faktor, sondern der Aufwand der Montage und der Installation sind entscheidende Gesichtspunkte für die finanzielle Rentabilität.

Für 1 kWp ist nur noch eine Modulfläche von rund 5 Quadratmeter erforderlich. Normalerweise lassen sich im EFH-Bereich in den Ballungszonen rund um München auf den nicht sehr großen Dächern oder Garagen PV-Anlagen von ca. 2 kWp (ca. 10 qm Modulfläche) bis zu 5 oder 6 kWp (ca. 30 qm Modulfläche) und in manchen Fällen auch von 10 kWp (ca. 50 qm Modulfläche) realisieren. Je größer die Anlage, desto geringer sind die Kosten pro kWp. Typischerweise kann man damit ca. 30% bis 35% des produzierten Solarstroms im Haushalt selbst nutzen. Der Rest wird ins Netz eingespeist und nach EEG vergütet.

Heute geht es, wie früher, natürlich um die Kosten pro erzeugter kWh Strom – aber heute wird das nicht mehr maßgeblich durch die Kosten für die Module bestimmt. Und das bedeutet fast immer: „klotzen“ statt „kleckern“, was die Modulzahl angeht, das reduziert die Kosten pro kWh!

Zu bedenken ist aber: Die Montage auf Giebeldächern ist Sache von Solarfirmen oder von Dachdeckern. Bei steilen Dächern sind oft Gerüste nötig. Das ist natürlich ein erheblicher Kostenfaktor und hängt vom Einzelfall ab. In gewissem Umfang kann man bei manchen Solarfirmen aber auch Eigenleistung einbringen und damit die Kosten senken.

Ein typisches Zahlenbeispiel (überschlagsmäßige Betrachtung):
– Haushalt mit einem Jahresstromverbrauch von 3300.- kWh Strom, Stromrechnung ca. 990.- € (Arbeitspreisanteil) im Jahr.
– Neue PV-Anlage mit 4,5 kWp auf dem Dach, Kosten insgesamt ca. 5000.- € bis 6750.- €, jeweils incl. MWSt.
– Stromproduktion im Jahr ca. 4500 kWh, davon 33% Eigennutzung, also 1500 kWh. Dieser Strom muss nicht mehr eingekauft werden, das erspart der Haushaltskasse ca. 450.- € im Jahr.
3000 kWh werden nach EEG exportiert zu 8 Ct/kWh, Einnahmen daraus 240.- €.
– Finanzieller Vorteil pro Jahr also insgesamt 690.-€.

PV-Strom von Flachdächern oder Garagendächern

Auf Flachdächern und Standard-Garagen-Flachdächern werden die PV-Module an speziell dafür entwickelten Haltesystemen befestigt, oft nur eingeklickt. Die mit Steinen beschwerten Haltesysteme liegen dann einfach auf dem Flachdach. Das Dach muss also nicht angebohrt werden. Die Module werden dabei so flachgelegt, dass der Wind keine große Angriffsfläche findet (typisch 10 bis 15 Grad geneigt, so dass Wasser abfließen kann). Dabei ist der Giebel der Dreiecke am besten in N-S-Richtung orientiert, so dass ein Teil der Module nach Osten, der andere nach Westen ausgerichtet ist. Liegt der Giebel in O-W-Richtung würde man entweder alle Module nach Süden ausrichten (geringfügig größere Windangriffsfläche) oder die Hälfte der Module nach Norden orientieren, was aber nur zu geringfügig geringeren Erträgen führt (Solarrechner, in dem die Neigung der Module eingegeben werden kann: s. Link am Ende). Übrigens: Auch begrünte Flachdächer können mit PV-Modulen bestückt werden, das sind keine sich widersprechende Nutzungen.

Besonders interessant sind Garagen-Flachdächer. Eine PV-Anlage mit ca. 2 kWp, bestehend aus 6 Modulen der Standardgröße von ca. 100 cm x 170 cm kann auch von handwerklich geschickten Laien in ca. 2 bis 3 Stunden auf einem Garagendach der üblichen Größe von etwa 2,5 m x 5,5 m aufgestellt werden.

So eine Anlage hat Mitte 2020 incl. MWSt. 1700.- € an Material gekostet! Also nur 850.- € pro kWp!

Zum elektrischen Anschluss und zur Inbetriebnahme ist dann noch ein vom Energieversorger zugelassener Elektromeister erforderlich. Ein Stromanschluss mit 1,5 mm2 Querschnitt ist dafür ausreichend, der über den Zähler des eigenen Haushalts läuft. Es muss aber ein moderner Zähler sein, der sowohl den importierten als auch den exportierten Strom misst. Für Doppelgaragen kommt man so schon auf 4 kWp, was einen noch höheren Anteil des Jahresstrombedarfs eines Haushalts deckt.

Teilbeschattung durch Bäume oder andere Gebäude – heute kein Problem mehr

In der Regel werden die Module elektrisch „in Serie“ geschaltet, um eine ausreichend hohe Gleichspannung zu erreichen und um mit kleinen Kabelquerschnitten auszukommen. Ohne besondere Maßnahmen führt das dazu, dass eine Beschattung eines Moduls die Funktion eines ganzen Strangs (Kombination der Module) beeinträchtigt. Es würde also in sämtlichen Modulen dieses Strangs nur noch wenig Strom produziert.

Heute verwendet man bei Teilverschattung sogenannte „Optimizer“, zusätzliche elektronische Baugruppen, die auf der Rückseite der Module angebracht sind. Diese „Optimizer“ kommunizieren untereinander und mit einer Zentraleinheit, so dass der Verschattungseffekt minimiert wird. Damit wird immer die physikalisch maximal mögliche Stromproduktion aus einem Strang erreicht. Diese „Optimizer“ erhöhen die Kosten nur minimal, sind aber sehr wirksam, so dass Beschattungen über den Tagesgang der Sonne keine große Bedeutung mehr haben.

Mit Akkuspeicher den Anteil des selber genutzten Stroms erhöhen

Investiert man zusätzlich in einen Akkuspeicher, so kann man den Selbstnutzungsgrad typisch auf 60% bis 75 % erhöhen und Stromproduktion und Stromverbrauch können zeitlich differieren. Einige Firmen bieten inzwischen kompakte System aus Lithium-Akku und der notwendigen Elektronik an, die nur aus einem einzigen Gehäuse bestehen und an das nur noch die Module angeschlossen werden müssen. Auch eine Netzautarkie wird gegen erträglichen Aufpreis angeboten, das heißt, dass bei Stromausfall der eigene Haushalt weiter für einige Stunden mit Strom versorgt ist.

Die Preise für solche Systeme sind, genauso wie die Preise für die Module, permanent im Fallen, so dass die finanzielle Amortisation immer schneller erfolgt.

Kostenbeispiel
Anfang 2021 wurde in Haar eine PV-Anlage auf einem Flachdach mit 6,6 kWp Solarleistung, einem 6,5 kWh Lithium-Speicher, Notstromfähigkeit und teilweiser Verwendung von Optimizern in Betrieb genommen. Die Gesamtkosten lagen bei knapp 21 000.-€.

Fazit

Finanziell ist jede selbst genutzte Kilowattstunde Solarstrom für die Rentabilität hilfreich. Fürs Klima zählt aber jede erzeugte Kilowattstunde, egal ob man sie selber nutzt oder ob man sie ins Netz einspeist, weil sie dann von anderen genutzt werden kann und das Klima genauso entlastet. 1000 kWh Solarstrom ersparen der Atmosphäre eine Tonne CO2, wenn sie Kohlestrom ersetzen!


Weiterführende Links

  • Solarrechner der EU: https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/#MR, unter „tools“ kann man die Modulneigung und Orientierung eingeben, azimuth = 90 Grad ist Süd, slope = 0 Grad bedeutet flachgelegt.
  • Gewerbeanmeldung erforderlich? https://www.solaranlage.eu/photovoltaik/betrieb/steuern-gewerbeanmeldung

Autor und Ansprechpartner: Prof. Dr. Jochen Hopf