Vor- und Nachteile von Solaranlagen

Vorteile

A) Sonnenergie ist in ihrem Ursprung unendlich verfügbar

B) Strom und Warmwasser werden einfach, umweltfreundlich und klimaschonend erzeugt

C) Solaranlagen und Photovoltaikanlagen haben eine herstellergarantierte Lebensdauer von mehr als 20 Jahren

D) Solaranlagen werden unkompliziert und in kürzester Zeit montiert und angeschlossen

E) Sonnenenergie ist unabhängig von fossilen Brennstoffen

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F) Kurze Transportwege verringern hohe Energieverluste zwischen Konzerne und Verbrauchern

G) Durch die eigene Energiegewinnung werden Verbraucher unabhängiger von den Preisvorgaben der Energiekonzerne

H) Im Normalfall bedarf die Errichtung einer Solaranlage keiner Baugenehmigung

I) Gesetzlich geregelte Fördermöglichkeiten und günstige Finanzierungsangebote der Kreditinstitute machen die Investition in eine Solaranlage noch immer interessant

A) Solarenergie ist in ihrem Ursprung unendlich verfügbar

Gleichsam der Energiegewinnung aus Wind, Wasser oder Biomasse ist auch die Sonnenenergie in ihrem Ursprung aus dem Sonnenlicht unendlich verfügbar. Das Sonnenlicht ist in seinem Vorkommen unerschöpflich und kann damit theoretisch unbegrenzt gespeichert und genutzt werden.

B) Strom und Warmwasser werden einfach, umweltfreundlich und klimaschonend erzeugt

Herstellung, Funktion und Entsorgung der einzelnen Komponenten einer Solaranlage müssen betrachtet werden – und jeder einzelne Punkt gilt gleichermaßen als  umweltfreundlich und klimaschonenend.

Herstellung:

Über 95 Prozent aller Solaranlagen werden hergestellt aus Silizium, das aus Quarzsand gewonnen wird und reichhaltig in der Erdrinde vorhanden ist. Die Rahmen, Aufständerungen und elektrotechnischen Bestandteile werden ebenfalls aus widerverwertbarem Material hergestellt und gelten daher nicht als umweltgefährdend.

Bis heute wird häufig der Energieaufwand für die Herstellung dem Ertrag bei der Nutzung der Solaranlagen gegenüber gestellt. Die Zeit, die Anlage benötigt bis ihr Ertrag den Energieaufwand, der zur Herstellung benötigt wird, übersteigt, wir fachspezifisch auch „energetische Amortisation“ genannt. Je kürzer diese Zeit, umso besser also für den Anlagenbetreiber.

Dieser Wert setzt sich zusammen aus dem kumulierten Energieaufwand zur Herstellung aller einzelnen Bestandteile der Anlage – das heißt, angefangen von der Rohstoffgewinnung über die Herstellung bis zur Auslieferung – und dem Wartungs- und Betriebsaufwand sowie der Entsorgung der Solarmodule.

Amortisationszeit von thermischen Solaranlagen

Unter Berücksichtigung aller dieser Aspekte liegt die Amortisationszeit bei Anlagen zur Trinkwassererwärmung bei etwa eineinhalb Jahren, kombinierte Anlagen für Brauchwasseraufbereitung und Heizungsunterstützung weisen einen Wert von etwa zwei bis vier Jahren auf.

Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen

Bei der Ermittlung der Amortisationszeit von Photovoltaikanlagen wird vor dem energetischen Faktor häufig auch der finanzielle, der „monetäre“ Faktor berechnet. Für die Ermittlung dieses Wertes von Photovoltaikanlagen sind die Höhe der Einspeisevergütung, die Laufzeit, die Anschaffungskosten und der Jahresenergieertrag ausschlaggebend. Ohne Kredit beträgt die monetäre Amortisation hier etwa neun bis elf Jahre, mit Kredit und den damit verbundenen Zinsbeträgen, beträgt der Wert  durchschnittlich 13 bis 16 Jahre.

Die energetische Amortisation, die Zeit also, in der die Anlage mit ihrem Ertrag den Energieaufwand für ihre Herstellung übersteigt, beträgt bei monokristallinen Solarzellen fünf Jahre. Eine Anlage mit polykristallinen Zelltypen hingegen rechnet sich schon nach der Hälfte der Zeit. Dünnschichtmodule toppen diesen Wert – ihr Ertrag übersteigt den Energieaufwand für ihre effiziente Herstellungsmethode und den geringen Rohstoffverbrauch dabei schon nach durchschnittlich eineinhalb Jahren.

Funktion:

Sowohl thermische Solaranlagen als auch Photovoltaikanlagen sind in ihrer ähnlichen Funktionsweise absolut klimaschonend. Es entstehen keinerlei Abgase, CO2-Emissionen oder andere umweltschädliche Produkte – die globale Erwärmung wird durch den Umstieg auf regenerative Energiequellen unterbunden.

Durch die Nutzung von thermischer und photovoltaischer Solarenergie konnten der Umwelt nach Daten des Bundesministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit alleine 2009 knapp 5 Millionen Tonnen CO2 Emissionen erspart werden. Damit wurden die deutschen Emissionen um mehr als 20% verringert.

Meist werden bei thermischen Solaranlagen für den Transport der Energie vom Kollektor zum Warmwasserspeicher für kleinere Anlagen (eine oder zwei Familien) gut geeignete Kupferrohre verwendet. Zur Vermeidung von Energieverlusten verwendete Dämm-Materialien sind unter anderem Schaumgummi oder Mineralwolle.

Entsorgung:

Weil die Halbleiter der meisten Solarzellen, wie bereits ausführlich beschrieben, aus dem in der Erdrinde häufig vorhandenen Silizium bestehen, entstehen auch bei der Entsorgung keine giftigen oder gefährlichen Abfallstoffe.
Alte Anlagen werden eingeschmolzen. Als Abfallprodukte bleiben Glas und Metall, Füllstoffe und die Solarzelle an sich, die wiederum zu einer neuen Zelle verarbeitet wird.

C) Solaranlagen und Photovoltaikanlagen haben eine herstellergarantierte Lebensdauer von mehr als 20 Jahren

Sowohl Photovoltaikanlagen als auch thermische Solaranlagen haben eine Lebensdauer von mehr als 20 Jahren. Diese Tatsache garantieren die Hersteller anhand der zugrunde liegenden ausgereiften Technik, die in ihrer über 50-jährigen Erfolgsgeschichte mit guten Erfolgen auf die Testphase zurück blicken lässt. Wird eine Solaranlage regelmäßig gereinigt und gewartet, ist auch kein gravierender Leistungsabfall im Laufe der Zeit zu befürchten.

Gleichzeitig kann mithilfe der Warmwassergewinnung aus Sonnenenergie der durchschnittliche, jährliche Brauchwasserbedarf mindestens zur Hälfte gedeckt werden.

D) Solaranlagen werden unkompliziert und in kürzester Zeit montiert und angeschlossen

Sind die Voraussetzungen einer entsprechenden Dachneigung und der optimalen Ausrichtung gegeben, ist eine thermische Solaranlage oder eine Photovoltaikanlage für einen Haushalt schon innerhalb von zwei bis drei Tagen montiert. Auch der elektrische Anschluss und technische Aufwand können von Fachpersonal in kürzester Zeit abgewickelt werden.

E) Sonnenenergie ist unabhängig von fossilen Brennstoffen

Blickt man in die jüngste Vergangenheit zurück, prägen immer wieder Unfälle oder Krisen den immer lauter werdenden Ruf nach einer Unabhängigkeit von Öl, den Ölkonzernen und den Öl fördernden Staaten. Gerade die jüngste Ölkrise im Nahen Osten ließ die Preise für den fossilen und damit langfristig erschöpften Brennstoff Öl wieder massiv ansteigen. Der Wunsch, unabhängiger von Erdöl, Erdgas und gleichzeitig auch von Stein- oder Braunkohle zu werden, scheint durch die zunehmende Förderung der regenerativen Energiequellen nun doch in Erfüllung gehen zu können. Im Gegensatz zu den fossilen Brennstoffen, die weltweit nur mehr in begrenzter Anzahl vorhanden sind und damit künftigen Generationen wohl nicht mehr zur Verfügung stehen können, ist Sonnenenergie gleich der Wind- und Wasserenergie unerschöpflich und kann weiterhin auch in ferner Zukunft genutzt und gefördert werden.

Energiekrisen wie beispielsweise die Libyen-Krise oder auch der verheerende Unfall mit der Ölbohrinsel werden damit reduziert oder zukünftig nahezu gänzlich vermieden.

F) Kurze Transportwege verringern hohe Energieverluste zwischen Konzerne und Verbrauchern

Der Transport von Energie zwischen Konzern und Verbraucher ist aufwändig und kostspielig, indem der Strom vom Kraftwerk auf oft langem Weg zum Nutzer gebracht werden muss. Die Energieverluste sind hoch und damit die Nutzung der letztlich angekommenen Energie auch teuer.

Diese Problematik entfällt durch die Nutzung der Sonnenenergie auf dem eigenen Hausdach. Der Strom wird auf dem kürzesten Weg in das öffentliche Netz eingespeist, für freie Kapazitäten wird durch die gesetzliche Regelung im Erneuerbare-Energien-Gesetz vom Konzern ausreichend gesorgt und Warmwasser kann in einer thermischen Solaranlage sogar vollständig in eigener Produktion erzeugt werden.

Weil kleine Energieproduktionsanlagen ohnehin stabiler und daher unabhängig sind von öffentlichen Stromausfällen oder anderen Pannen der Energiekonzerne, sind auch keine großen Reservekapazitäten zur möglichen längeren Überbrückung von Ausfällen mehr notwendig.

G) Durch die eigene Energiegewinnung werden Verbraucher unabhängiger von den Preisvorgaben der Energiekonzerne

Gerade in einer Zeit, in die Energiekonzerne in Deutschland durch die ständigen Preiserhöhungen stark in der Kritik stehen, wird die Frage nach Alternativen und einer Unabhängigkeit von diesen Unternehmen immer lauter. Die Anzahl der Interessenten an Solaranlagen und Photovoltaikanlagen ist größer denn je – die Anzahl der Kunden der einzelnen Konzerne verringert sich täglich: Über einen Wechsel des Stromanbieters nachzudenken wird dringend empfohlen.

Damit wird der Wettbewerb unter den Energielieferanten neu entfacht; Strompreiserhöhungen können langfristig unterbunden werden, weil jeder einzelne Verbraucher als Kunde für den Konzern wichtig für die Sicherung der Existenz des Unternehmens ist.

Anlagenbetreiber einer thermischen Solaranlage profitieren von der Energieerzeugung insofern, dass die benötigte Energie zur Brauchwasseraufbereitung nicht mehr vom Konzern bezogen werden muss. Die Stromkosten eines Haushalts können sich damit wesentlich reduzieren.

Anlagenbetreiber einer Photovoltaikanlage nutzen die über 20-jährige Preisgarantie effektiv, in dem der eingespeiste Strom wieder vergütet wird. Auch damit verringern sich die Ausgaben an Energielieferanten deutlich.

H) Im Normalfall bedarf die Anschaffung einer Solarstromanlage keiner Baugenehmigung

Für die Genehmigung der Errichtung einer Solaranlage ist das Bauordnungsamt zuständig. In der Regel bedarf die Anschaffung einer Solarstromanlage keiner Baugenehmigung, sofern diese auf Hausdächern oder an Fassaden installiert wird.

Handelt es sich bei der Aufstellungsfläche aber beispielsweise um ein denkmalgeschütztes Gebäude oder um den Bau eines Solarparks, muss der örtliche Bebauungsplan berücksichtigt werden und eine Baugenehmigung beantragt werden.

I) Gesetzlich geregelte Fördermöglichkeiten und günstige Finanzierungsangebote der Kreditinstitute machen die Investition in eine Solaranlage noch immer interessant

Attraktive Fördermöglichkeiten durch das Gesetz zur Förderung der regenerativen Energiequellen und günstige Finanzierungsangebote, beispielsweise durch das 100.000 Dächer-Programm, machen die Investition in eine Solaranlage lohnenswert.

Das 100.000 Dächer-Programm

In das Leben gerufen schon in den 90er Jahren durch die Regierung wird hierbei durch die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) ein zinsverbilligtes Darlehen mit einem festen Zinssatz über zehn Jahre und sowohl für private als auch für gewerbliche Anlagenbetreiber angeboten. Gefördert werden alle Anlagen ab einer Leistung von 1 Kilowatt-peak. Zusätzlich sind die ersten beiden Jahre tilgungsfrei – in der Voraussetzung, dass der Antrag auf die Förderung vor Beginn der Investition bei der Hausbank eingegangen ist.

Nachteile

A) Die effektive Energieproduktion einer Solaranlage ist abhängig von Lage, Witterung und Jahreszeit

B) Die Leistung und die Höhe der Investition in eine Solaranlage ist abhängig von ihrem Wirkungsgrad – je besser der Wirkungsgrad desto größer sind die Anschaffungskosten

C) Der Wirkungsgrad ist an seiner Leistungsobergrenze noch nicht vollständig ausgearbeitet

D) Für eine lange Lebensdauer mit geringen Leistungsminderungen im Verlauf der Jahre ist eine regelmäßige Reinigung unabdingbar!

E) Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen können nur bis zu einer bestimmten Größe kostenfrei an das öffentliche Netz angeschlossen werden

A) Die effektive Energieproduktion einer Solaranlage ist abhängig von Lage, Witterung und Jahreszeit

Weil sowohl thermische Solaranlagen als auch Photovoltaikanlagen die Energie vollständig aus Sonnenlicht erzeugen, ist deren Effektivität natürlich stark von der Sonneneinstrahlung abhängig. Je mehr Licht auf die Kollektorflächen oder die Solarzellen auftrifft, umso besser ist ihre Leistung.

Schattenlagen sind nicht geeignet für Solaranlagen.

Auch die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Fläche, auf der eine Solaranlage angebracht wird, beeinflussen die optimale Funktionalität wesentlich. Auch durch den Belag von Schnee oder Eis kann ihre Leistungsfähigkeit vorübergehend beeinträchtigt werden, ihre Leistung nicht vollständig genutzt werden. Ist die Fläche von Schnee wieder befreit, funktioniert eine Anlage aber in der Regel in ihrer gewohnten Laufleistung weiter.

Schneeärmere Regionen und Länder mit vielen Sonnentagen sind daher besser geeignet für die Errichtung von Solaranlagen.

B) Die Leistung und die Höhe der Investition in eine Solaranlage ist abhängig von ihrem Wirkungsgrad – je besser der Wirkungsgrad desto größer sind die Anschaffungskosten

Natürlich spielt die Größe der Anlage die Hauptrolle bei den Anschaffungskosten. Obwohl sich eine Anlage zur Nutzung der Sonnenenergie hinsichtlich ihrer Lebensdauer von mehr als 20 Jahren und mithilfe der staatlichen Finanzierungsprogramme und Fördermöglichkeiten „schon“ nach etwa 10 bis 15 Jahren rechnet, ist eine Investition von mindestens 10.000 bis 15.000 Euro in eine kleine Anlage für so manchen Investor eine hohe Summe.

Dazu kommt natürlich das verwendete Material und die Art des Zelltyps – zwei Faktoren, die die Leistungsfähigkeit einer Anlage wesentlich beeinflussen. Entscheidet man sich für eine hoch leistungsfähige monokristalline Halbleiterschicht aus hoch reinem Silizium, ist zwar deren Wirkungsgrad und damit auch ihre Leistung hoch – die Herstellung ist aber auch wesentlich kostenintensiver als die minimal weniger leistungsfähigen polykristallin oder amorph beschichteten Zellen, die in ihrer Herstellung kein hochreines Silizium benötigen und damit auch günstiger in ihrer Herstellung sind.

In ihrer Anschaffung kostengünstigere Anlagen mit polykristallin beschichteten Zellen müssen, um eine vergleichbare Leistung zu den bis heute dennoch häufiger vorkommenden Modulen mit hochreinem Silizium beschichteten Zellen zu erzielen, wiederum durch eine größere Anlage dann ausgeglichen werden.

Natürlich muss man bei den Kosten auch die Größe und die Art der Anlage berücksichtigen: Thermische Solaranlagen dienen zur Erwärmung des Brauchwassers, Photovoltaikanlagen produzieren Strom zur Einspeisung in das öffentliche Stromnetz oder zur eigenen Weiterverwendung innerhalb sogenannter Inselanlagen.

C) Der Wirkungsgrad ist an seiner Leistungsobergrenze noch nicht vollständig ausgearbeitet

Bis heute kann die erzeugte Energie noch nicht ausreichend optimal gespeichert und hundertprozentig verarbeitet werden. Noch immer wird intensiv an einer Erhöhung des Wirkungsgrades der Zellschichten gearbeitet – mit dem Ziel, die Anschaffung kostengünstiger zu machen und gleichzeitig noch bessere Leistungen erzielen zu können.

Durch die verschiedenen Halbleitermaterialien ist dieses Vorhaben nur begrenzt möglich. Denn die unterschiedlichen Schicht-Typen sind damit auch nur für einzelne Lichtbereiche („Spektralbereiche“) geeignet.

Damit kann quasi immer nur ein bestimmter Teil des Lichtspektrums genutzt werden – diese bestimmte, eingegrenzte Menge des nutzbaren Lichts wird als „Photonen“ bezeichnet, also Teilchen, die durch das Auftreffen des Sonnenlichts nutzbar gemacht werden.

Leider ist es trotz langjähriger Forschung noch immer nicht möglich, einerseits die überschüssigen Photonen in Energie umzuwandeln, weil diese damit in Wärme umgewandelt werden, andererseits die Photonen mit zu geringer Energie aufzunehmen und ebenfalls umzuwandeln.

Mit dem aktuellen Stand kann also bislang nur die aus hochreinem Silizium bestehende und damit auch kostspielige Halbleiterschicht mit maximalem Wirkungsgrad genannt werden.

Neue Oberflächenstrukturierungen zur Vermeidung von Reflexionsverlusten, eine anderweitige Anordnung der Zellen um ein breiteres Lichtspektrum nutzen zu können, neue Spiegel- oder Linsensysteme zur höheren Fokussierung der Lichtintensität oder Zellen mit Farbstoff zur besseren Lichtabsorbtion sollen nun das Maximum der Wirkungsgrade der Solarzellen nochmals auf den Prüfstand stellen oder aber auch neue Wege zur Verbesserung liefern.

D) Für eine lange Lebensdauer mit geringen Leistungsminderungen im Verlauf der Jahre ist eine regelmäßige Reinigung unabdingbar!

Die Thematik der Selbstreinigung einer Anlage kann nur bedingt behandelt werden – denn die selbstreinigende Funktion einer Solaranlage ist wesentlich von ihrem Standort und ihrem Umfeld abhängig.
Anlagen auf landwirtschaftlichen Betrieben, in Industriegebieten, an Waldgebieten angrenzend oder aber auch jede andere Anlage ist früher oder später nur schwierig zu reinigen von Staub über Moos und Abgase bis hin zu hartnäckigen Vogelexkrementen selbst zu reinigen.

Eine Reinigung in regelmäßigen Abständen und die Wartung durch fachlich spezialisierte Firmen ist dringend zu empfehlen, um Leistungsabfälle im Verlauf der Jahre zu vermeiden. Dies ist jedoch mit weiteren Kosten zu verbinden.

E) Netzgekoppelte Photovoltaikanlagen können nur bis zu einer bestimmten Größe kostenfrei an das öffentliche Netz angeschlossen werden

Vorweg, vor jeglicher Planung, Information zu Größe und Kosten und der Überlegung der weiteren Aspekte sollte grundsätzlich die Art der Anlage überlegt werden. Fällt die Wahl auf eine ertragreiche Photovoltaikanlage, die an das öffentliche Stromnetz angeschlossen werden soll, muss zunächst die Möglichkeit zum Anschluss geklärt werden. Das Gesetz der Förderung der erneuerbaren Energien (EEG) regelt die Größe der Anlage zum Anschluss an das öffentliche Stromnetz bis zu einer Leistung von bis zu 30 kWp. Ist ein Anschluss an das Netz bereits vor Anschaffung der Anlage vorhanden und überschreitet die Neuanlage diese Größe nicht, muss hierbei mit keinen weiteren Kosten gerechnet werden.

Ist durch die Planung einer entsprechend großen Anlage ein Ausbau des Netzes oder des Netzanschlusses erforderlich, ist zwar der Stromkonzern weiterhin verpflichtet, die erzeugte Menge an Strom abzunehmen und zu vergüten. Der Anlagenbetreiber kann jedoch an den entstehenden Kosten für den Ausbau beteiligt werden.

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