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Solarenergie, bzw. Sonnenenergie ist diejenige Energie, die als Wärme oder Elektrizität aus Sonneneinstrahlung genutzt wird.
Photovoltaik-Module (auch PV-Module oder Solarpanels genannt) wandeln die Sonneneinstrahlung in elektrischen Strom um. Man nennt ihn Solarstrom. Das physikalische Phänomen heisst photovoltaischer Effekt.
Thermische Sonnenkollektoren absorbieren die Sonneneinstrahlung und übertragen die Wärme an einen Wasserkreislauf. Diese Solarwärme kann zum Erzeugen von Warmwasser, zum Heizen, aber auch für Prozesswärme und Kühlung genutzt werden.
Die Solarenergie ist auch in der Schweiz im Überfluss vorhanden. Die jährliche Einstrahlung auf ihre Fläche ist etwa 200-mal höher als der Verbrauch im gleichen Zeitraum. Die Solarenergie kann fossile Brennstoffe ersetzen und dadurch Umweltbelastungen, z.B. CO2–Emissionen, stark reduzieren. Zudem bestehen weder Sicherheitsrisiken noch internationale Abhängigkeiten. Die Nutzung dieser Energiequelle ebnet den Weg zu einer sauberen, sicheren und unabhängigen Energieversorgung für die Schweiz.
Auf Dächern und Fassaden der Schweiz könnten 67 Terawattstunden, respektive 110% des heutigen jährlichen Strombedarfs mit Photovoltaik erzeugt werden (Quelle: www.sonnendach.ch). Wenn ein Teil dieser Flächen für Wärmeerzeugung genutzt würde, so könnte rund ein Zehntel des heutigen Wärmebedarfs auf Gebäuden erzeugt werden. Mehr dazu in der Studie „Solarpotenzial Schweiz“ von Meteotest (2017). Noch nicht eingerechnet sind die Potenziale auf Infrastrukturanlagen (z.B. Parkplätze, Stauseen, Lärmschutz) und vorbelasteten Freiflächen (Skigebiete, Baulandreserven, etc.) auf denen mindestens weitere 25% des heutigen Strombedarfs erzeugt werden könnten.
Damit gehören Strom und Wärme von der Sonne neben der Wasserkraft zu den tragenden Pfeilern der zukünftigen Energieversorgung der Schweiz.
Die Produktion einer Kilowattstunde Solarstrom in der Schweiz verursacht Treibhausgas-Emissionen von 42.5 g CO2-Äquivalenten (Quelle: Ökobilanz Strom aus Photovoltaikanlagen, Update 2020, treeze Ltd.). Die Herstellung und Entsorgung der gesamten PV-Anlage ist dabei eingerechnet. Bei einem Gaskraftwerk liegen diese Emissionswerte bei 598 g, bei einem Braunkohlekraftwerk gar bei 1220 g. Insgesamt verursacht der europäische Strommix pro Kilowattstunde Emissionen von 275 g CO2-Äquivalenten (Quelle: Greenhouse gas emission intensity of electricity generation, European Environment Agency), der schweizerische Verbrauchermix 181.5 g CO2-eq/kWh (Quelle: Umweltbilanz Strommix Schweiz, Version 3, 2016, treeze Ltd.). Bei Solarstrom fallen somit 4 bis 6-mal weniger Treibhausgasemissionen an. Solarstrom ist deshalb ein wichtiger Beitrag zum Klimaschutz. Die 2020 in der Schweiz vorhandenen Photovoltaik-Anlagen sparen im Vergleich zum EU-Mix jährlich fast 600’000 Tonnen CO2-Äquivalente ein.
Im Vergleich zur Warmwassererzeugung mit Erdöl vermeidet eine typische Solarwärmeanlage den Ausstoss von rund 0.6 Tonnen CO2 pro Jahr. Die 2018 in der Schweiz vorhandenen Solarwärmeanlagen sparen jährlich rund 200‘000 Tonnen CO2 ein.
Wäre es nicht effizienter, Solarstrom und Solarwärme in Ländern mit mehr Sonneneinstrahlung zu produzieren und in die Schweiz zu transportieren?
In der Schweiz liegt die durchschnittliche Sonneneinstrahlung bei rund 1100 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter und Jahr. Die höher gelegenen Gebiete erreichen sogar Werte über 1400 kWh, was der Einstrahlung im Mittelmeergebiet entspricht. Ein durchschnittlicher 3- bis 4-Personen-Haushalt braucht rund 3600 kWh Strom pro Jahr, wozu Solarmodule mit einer Fläche von 20 Quadratmetern ausreichen. In der Schweiz ist somit genügend Sonneneinstrahlung vorhanden, um Solaranlagen effizient zu betreiben.
Um Solarstrom über tausende Kilometer zu transportieren, fehlen die Leitungen, und die Stromübertragung wäre mit grossen Energieverlusten verbunden. Solarwärme über grosse Distanzen zu transportieren ist technisch unmöglich – das Wasser wäre kalt, wenn es bei uns einträfe. Die Zukunft der Energieversorgung wird deshalb primär dezentral sein, d.h. die Solarenergie wird dort produziert, wo sie gebraucht wird.
Für die künftige Energieversorgung im Winter ist primär durch verbesserte Wärmedämmung der Verbrauch an Heizenergie zu senken. Der Wärmebedarf kann damit durch Wärmepumpen, Solarwärme und Holzenergie gedeckt werden. Zur Stromversorgung ist der Solarstrom vor allem im Winter durch Wasserkraft, Windenergie und Biomasse-Kraftwerke zu ergänzen. Swissolar empfiehlt den Ausbau der Photovoltaik in der Schweiz auf eine Leistung von 50 Gigawatt bis 2050 (25x mehr als heute) mit einer Jahresproduktion von 45 Terawattstunden. Damit kann auch die Solarenergie einen namhaften Beitrag an die Winter-Energieversorgung leisten. Die damit verbundenen, momentan nicht verwendbaren Solar-Produktionsspitzen im Sommer können mit so genanntem Peak-Shaving abgeregelt werden. Längerfristig können neue Technologien wie Power to Gas (Umwandlung von überschüssigem Strom in Gas) dazu kommen.
Bandenergie, also die gleichmässige Stromproduktion aus Atomkraftwerken, wird entfallen. Die zukünftige Stromversorgung stützt sich auf eine intelligente Kombination der verschiedenen erneuerbaren Energiequellen.
Wie steht es um die Versorgungssicherheit, wenn die Schweiz immer mehr auf Solarenergie angewiesen ist?
Solarenergie vermindert die Abhängigkeit von Öl-, Gas- und Uranimporten aus unsicheren Weltregionen. Die Schweiz kann damit jährlich über 10 Milliarden Franken für den Kauf dieser Energieträger einsparen. Der Umstieg auf erneuerbare Energien bedeutet somit eine höhere Versorgungssicherheit und eine Steigerung der Wertschöpfung im eigenen Land. Die Kombination der verschiedenen erneuerbaren Energien gewährleistet eine jederzeit sichere Stromversorgung: Wenn die Sonne nicht scheint, kommen Wasserkraft, Windenergie oder Biomasse zum Einsatz. Mit dem hohen Anteil an Strom aus Stauseen kann in der Schweiz die variable Solarstromproduktion ausgeglichen werden. Die Schweiz ist deshalb prädestiniert für einen raschen Atomausstieg, aber auch für eine vollständige Dekarbonisierung (Verzicht auf Öl und Erdgas) unserer Energieversorgung bis 2050: Die verfügbaren Mengen an erneuerbaren Energien sind genügend gross, um auch einen massiven Ausbau der Elektromobilität und die Beheizung eines Grossteils des Gebäudebestands mit Wärmepumpen abdecken zu können.
In den Preisen für herkömmliche Energien sind die folgenden Kosten nicht oder nur teilweise enthalten: Luftverschmutzung, Klimawandel, Entsorgung nuklearer Abfälle, Risiken von Unfällen und kriegerische Auseinandersetzungen. Es handelt sich dabei um externe Kosten, die statt von den Verursachern von der Allgemeinheit getragen werden. Deshalb ist der direkte Preisvergleich mit erneuerbaren Energien trügerisch. Doch sogar in diesem unfairen Wettbewerb gewinnt die Sonnenenergie immer öfters: Konventioneller Strom ab Steckdose ist in vielen Fällen bereits heute teurer als Strom von der eigenen Solaranlage. Während Solarstrom immer billiger wird, steigen die Kosten von Strom aus neuen Atomkraftwerken: Das geplante AKW Hinkley Point in England soll Strom zu 15 Rp./kWh produzieren. Dies ist etwa dreimal so teuer wie der Strom aus den alten schweizerischen AKW und deutlich teurer als Solarstrom aus grösseren Anlagen in der Schweiz (ca. 9 Rp./kWh).
Jede ganzjährig unbeschattete Dachfläche, die nicht mehr als 45° von Süden abweicht, eignet sich besonders gut für Solarstromanlagen. Auch Dächer mit Ausrichtung Ost-West und Fassaden werden dank sinkender Preise der PV-Module immer öfter zur Stromerzeugung genutzt.
Bei Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung hängt die Ausrichtung und Neigung von der verwendeten Technologie und dem Zweck der Anlage ab: Wird ausschliesslich Warmwasser erzeugt oder wird auch geheizt? Zum Heizen eignet sich eine südliche Ausrichtung und ein steiler Winkel, um möglichst viel Wintersonne nutzen zu können.
Die Hersteller von Photovoltaik-Modulen zur Stromerzeugung geben Garantien zwischen 20 und 25 Jahren. Die durchschnittliche Lebensdauer liegt bei 30-40 Jahren. Auch Sonnenkollektoren zur Wärmeerzeugung haben eine Lebensdauer von über 25 Jahren.
Wir vergleichen die graue Energie, die zur Herstellung und Entsorgung einer Photovoltaikanlage benötigt wird, mit der entsprechenden Energie, die in europäischen Kraftwerken dank der Solarstromproduktion eingespart werden kann. Darauf basierend beträgt die energetische Amortisationsdauer durchschnittlich 1.2 Jahre (im Vergleich zum europäischen Strommix). Somit kann eine PV-Anlage während ihrer mindestens 30-jährigen Betriebsdauer die zur Herstellung benötigte, nicht erneuerbare Primärenergie rund 25-mal einsparen. Siehe Factsheet zur Ökobilanz von Solarstrom.
Bei einer Solarwärmeanlage zur Erzeugung von Warmwasser liegt die energetische Amortisationsdauer bei weniger als einem Jahr.
Die bestehenden Gebäude- und Siedlungsflächen der Schweiz genügen, um das Land zu einem wesentlichen Teil mit Solarstrom zu versorgen. Auf bereits vorbelasteten Flächen, zum Beispiel entlang von Autobahnen und Schienenwegen, auf stillgelegten Deponieflächen und Steinbrüchen oder auf Lawinenverbauungen kann eine Nutzung jedoch in Erwägung gezogen werden. Es gilt dabei, das Verhältnis zwischen dem Einfluss auf das Landschaftsbild und dem Energieertrag (v.a. im Winter) der Anlage im Auge zu behalten.
Ja, aber nicht direkt. Der mit einer Photovoltaikanlage erzeugte Strom kann für den Betrieb einer Wärmepumpe eingesetzt werden. Deren Steuerung lässt sich so einrichten, dass sie möglichst dann läuft, wenn Solarstrom produziert wird. Dies ist 3-4 mal effizienter als die Verwendung von Solarstrom in einer Elektrowiderstandsheizung (deren Neuinstallation ohnehin nicht erlaubt ist). Es können aber auch Sonnenkollektoren verwendet werden, die Wärme erzeugen. Zusammen mit einer Holzheizung (z.B. Pellets) sorgen sie für eine klimaneutrale und sichere Wärmeversorgung.
Die Schweizer Photovoltaik-Branche erwirtschaftet einen Jahresumsatz von rund 800 Millionen Franken (2018, inkl. Import und Export). Die Solarwärme-Branche verzeichnet einen Jahresumsatz von rund 80 Millionen Franken, hauptsächlich im Heimmarkt.
Hohe technische Qualität erfordert gut ausgebildete Arbeitskräfte. Darum investiert Swissolar in die Aus- und Weiterbildung von Fachleuten. Swissolar bietet Kurse für die Planung und Realisierung von Solaranlagen an. Eine Reihe weiterer Lehrgänge anerkennt Swissolar beim Eintrag von Firmen im Verzeichnis «Die Solarprofis®» (bestimmte Ausbildungen berechtigen zum Eintrag in das Verzeichnis). Mit dem Ziel einer besseren Integration der Solarenergie in der Lehrlingsausbildung arbeitet Swissolar mit Berufsverbänden und Berufsschulen zusammen. Im Rahmen des Projekts „Solarbildung Schweiz“ von EnergieSchweiz wurde das gesamte Lernmaterial auf den neuesten Stand gebracht. Weitere Informationen
Der Energiemarkt ist bereits seit langem verzerrt: Die fossilen und nuklearen Energien beinhalten ungedeckte Kosten und indirekte Subventionen, die von der Allgemeinheit getragen werden und im Vergleich mit den erneuerbaren Energien nicht angemessen berücksichtigt werden.
Die Schweiz hat sich zur Energiewende bekannt. Um diesen Richtungswechsel erfolgreich und im erforderlichen Tempo zu vollziehen, braucht es Korrekturen, um den verzerrten Energiemarkt auszugleichen. Ein solcher zeitlich begrenzter Anstoss ist das Einspeisevergütungssystem (EVS) und die Einmalvergütung (EIV).
Oberstes Ziel ist die möglichst vollständige Versorgung der Schweiz mit erneuerbaren Energien bis spätestens 2050. Dies entspricht auch den Beschlüssen der Pariser Klimakonferenz vom Dezember 2015. Die Energiestrategie 2050 stellt die Weichen in diese Richtung, aber die vorgesehenen Massnahmen für mehr Energieeffizienz und einen raschen Ausbau der erneuerbaren Energien sind noch ungenügend. Ein zweites Massnahmenpaket muss folgen. Angesichts der massiven Verzerrungen auf den internationalen Energiemärkten (fehlende Kostenwahrheit) und der Dringlichkeit der Energiewende sind kurz- und mittelfristig staatliche Fördermassnahmen unumgänglich. Im Wärmebereich gilt es, die kantonalen Förderprogramme zu harmonisieren und zu verbessern und die MuKEn rasch umzusetzen. Daneben setzt sich Swissolar für den Abbau von kostentreibenden Markthemmnissen ein.
Swissolar setzt sich für politische Rahmenbedingungen zur raschen Umsetzung der Energiestrategie 2050 ein, fördert die Weiterbildung von Fachleuten, beteiligt sich an der Erarbeitung von Normen und Regelwerken und informiert Bauherren und weitere Kreise über die Anwendungsmöglichkeiten der Solarenergie. Damit vertritt Swissolar die Interessen der Solarbranche in der Politik und gegenüber anderen Akteuren.
Was ist Swissolar wichtiger: dass die Energiewende gelingt, oder dass die Solar-Branche davon möglichst stark profitiert?
Der Umbau der heutigen Energieversorgung mit 80% Abhängigkeit von nichterneuerbaren, ausländischen Quellen zu einer Vollversorgung mit erneuerbaren Energien ist eines der wichtigsten und herausforderndsten Projekte der Schweiz in den nächsten Jahrzehnten. Die Mitglieder von Swissolar sind bereit, einen massgeblichen Beitrag dazu zu leisten. Dies können sie aber nur tun, wenn die wirtschaftlichen Rahmenbedingungen dazu gegeben sind – um Profitmaximierung geht es dabei nicht!
Hauseigentümer können ihre Investitionen in erneuerbare Energien auf die Miete abwälzen. Im Gegenzug sinken jedoch die Nebenkosten, da weniger Heizöl, Gas oder Strom verbraucht wird. Je teurer diese konventionellen Energien werden, desto günstiger werden erneuerbare Energien für die Mieter. Eine Kostenzunahme haben jene Mieter zu erwarten, deren Hauseigentümer nicht in Gebäudesanierungen und Solaranlagen investiert haben.
Solarwärmeanlagen (thermische Solaranlagen) nutzen die Sonnenenergie auf einfache und effiziente Weise: Schwarz beschichtete Kupfer- oder Aluminiumabsorber in den Solarkollektoren werden von den Sonnenstrahlen erwärmt. Im Absorber zirkuliert Wasser (mit einem Frostschutz-Mittel), das die Wärme zum Speicherkessel im Keller transportiert. Der Speicherkessel gibt die Wärme an den Warmwasserkreislauf oder die Heizung ab.
Eine Solarwärmeanlage kann auch bei Bewölkung Wärme liefern, da die diffuse (von den Wolken reflektierte) Strahlung ebenfalls ausgenützt wird. Zudem wird die solare Wärme in einem Wasserkessel (Boiler) gespeichert, der mehr als das Doppelte des täglichen Warmwasserbedarfs sicherstellt. Was die Sonne nicht schafft, wird von der Zentralheizung oder elektrisch nachgeheizt.
Eine Solaranlage deckt im Allgemeinen 60-70 % des Warmwasserbedarfs in einem Einfamilienhaus. Dafür genügt eine so genannte Kompakt-Solaranlage mit 4-6 m2 Kollektorfläche. Mit zusätzlicher Kollektorfläche und Wärmespeicherung kann auch die Raumheizung unterstützt werden. Je nach Wärmedämm-Standard des Gebäudes und Auslegung der Solaranlage kann damit etwa 30 % des gesamten jährlichen Wärmebedarfs gedeckt werden. Im Mehrfamilienhaus ist eine Solarwärmeanlage eine besonders effiziente Lösung. Sie kann weit über 30% des Wärmebedarfs abdecken. Fachspezialisten wie die „Solarprofis“ gewährleisten eine optimale Dimensionierung der Solaranlage entsprechend dem Bedarfsprofil des Gebäudes und seiner Bewohner.
Rund 20% des Wärmebedarfs in der Schweiz entfallen auf industrielle Prozesse. Etwa die Hälfte dieser Produktionsprozesse benötigt Temperaturen von weniger als 250 °C. Diese Energie auch mit Solarwärme bereitgestellt werden – ein grosses Potenzial, das bisher kaum genutzt wird.
Die Sonnenkollektor-Technik ist ausgereift und betriebssicher. Solarwärmeanlagen funktionieren während mindestens 20 Jahren und benötigen wenig Unterhalt. Dies zeigen die rund 150‘000 Anlagen in der Schweiz (Stand Ende 2019), mit einer Fläche von 1.7 Mio. m2 und einer Spitzenleistung von 1200 MW.
Die klassische kristalline Silizium-Solarzelle besteht aus zwei aufeinanderliegenden Siliziumschichten. Zwischen den Schichten entsteht eine elektrische Potenzialdifferenz. Bei Sonneneinstrahlung bewegen sich freie Elektronen von der Schicht mit dem tieferen Potenzialniveau zur Schicht mit dem höheren Niveau. Diese Potentialdifferenz kann über einen angeschlossenen Stromkreis als elektrische Energie genutzt werden. Es fliesst elektrischer Gleichstrom.
Der Wechselrichter (Inverter) wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der im Haushalt verwendet oder ins Stromnetz eingespeist wird.
Als Faustregel gilt im Schweizer Mittelland ein Energieertrag von 180 kWh pro Quadratmeter und Jahr. 20 m2 Modulfläche produzieren ungefähr den Strombedarf eines typischen 3- bis 4-Personen-Haushalts.
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Der Anteil des selbst verbrauchten Solarstroms (Eigenstromverbrauch) kann durch sogenanntes Lastmanagement erhöht werden – beispielsweise durch das automatische Einschalten der Wärmepumpe zur Warmwassererzeugung, wenn die Sonne scheint. Eine weitere Möglichkeit zur Erhöhung des Eigenstromverbrauchs ist die dezentrale Stromspeicherung in Blei- oder Lithiumionen-Batterien. In einem Einfamilienhaus können damit Eigenverbrauchsanteile bis zu 60 Prozent erreicht werden. Zusätzliche Informationen finden Sie im Merkblatt „PV-Anlagen mit Batterien“.
In der Schweiz wurden Batteriespeicher früher vor allem bei PV-Anlagen ohne Netzanschluss (Inselbetrieb) eingesetzt. Immer häufiger kommen sie auch im Betrieb mit Netzeinspeisung zum Einsatz. Ende 2017 waren rund 2000 solcher Speicher installiert, mehr als 90 % davon waren Lithiumsysteme.
Zurzeit liegt der Anteil Solarstrom in der Schweiz bei ca. 3 %. Experten sind sich einig, dass bis zu einem Anteil von 10 % Solarstrom keine besonderen Massnahmen zum Netzausbau erforderlich sind. Bei höheren Anteilen genügen meist einfache technische Massnahmen, beispielsweise Leistungsbegrenzung und Blindleistungsteuerung der Wechselrichter oder Lastmanagement. Netzausbauten sind nur in Ausnahmefällen in ländlichen Regionen erforderlich. Voraussetzung für diesen geringen Investitionsbedarf ist jedoch, dass der Solarstrom-Ausbau wie bisher vorwiegend dezentral erfolgt.
Ende 2019 gab es in der Schweiz bereits 100‘000 Anlagen mit einer installierten Gesamtleistung von etwa 2500 MW. Der Anteil Solarstrom liegt 2020 bei 4 Prozent des gesamten Stromverbrauchs der Schweiz.
Photovoltaik-Module werden in der Schweiz über SENS eRecycling zurückgenommen und entsorgt. Die Finanzierung der Rücknahme und Entsorgung der PV-Module wird vom Hersteller oder Importeur über eine freiwillig erhobene vorgezogene Recyclinggebühr (vRG) sichergestellt. Die offizielle Aufnahme der PV-Module in die VREG ist beim BAFU in Arbeit, der Einführungstermin ist noch nicht festgelegt.
Fast alle in der Schweiz verwendeten Solarmodule bestehen aus kristallinem oder amorphem Silizium. Silizium ist nicht giftig und wird aus Quarzsand gewonnen. Anteilsmässig bestehen die Panels zu 80-96% aus Glas, zu 10-19% aus Aluminium, Kupfer und Kunststoff sowie zu 0.1-0.2% aus Halbleitermetallen. Glas, Aluminium und andere Metalle werden wieder verwertet.
Die umstrittenen Photovoltaik-Module aus Cadmium-Tellurid werden in der Schweiz praktisch an keinem Ort eingesetzt. Bei sachgerechter Entsorgung haben aber auch diese Module eine hervorragende Ökobilanz.
Literaturrecherchen sowie eigene theoretische und messtechnische Untersuchungen des BAFU zeigen, dass Immissionen einer PV-Anlage gemessen an den Immissionsgrenzwerten der Verordnung über den Schutz vor nichtionisierender Strahlung (NISV) an den typischen Aufenthaltsorten von Menschen gering sind. Weitere Informationen
Selbstverständlich werden auch Häuser mit PV-Anlagen gelöscht. Feuerwehren wissen, wie solche Häuser gelöscht werden müssen. Erleichtert wird die Arbeit der Feuerwehren, wenn wichtige Anlagenunterlagen (wie z.B. Verschaltungspläne), in denen spannungsführende Leitungen erkennbar sind, der Feuerwehr zugestellt wurden. Dringend empfohlen wird zudem das Anbringen von Warnklebern im Eingangsbereich des Gebäudes, beim Wechselrichter und bei den Gleichstrom-Leitungen. Shop
Nein. Die Installation stromführender Anlagen erfordert jedoch immer eine sachgerechte Installation. Wichtig ist z.B. die fachgerechte und ordentliche Verlegung sowie Befestigung von Kabeln sowie die Verwendung hochwertiger und zulässiger Steckverbindungen.
Ein Stromspeicher ist ein Speicher für elektrische Energie, die beispielsweise mittels einer Photovoltaikanlage gewonnen wird. Der Hauptbestandteil des Speichers ist heute in den meisten Anwendungen eine wiederaufladbare Batterie (auch Akku genannt). Diese wird geladen, sobald die Photovoltaikanlage mehr Strom erzeugt, als zu dieser Zeit im Haus benötigt wird, und entladen, wenn mehr Strom benötigt wird als die Photovoltaikanlage erzeugt. Mit einem Stromspeicher kann so der Eigenverbrauch bis zu einem Anteil von 90 % gesteigert werden. Der effektive Eigenverbrauchsanteil hängt von verschiedenen Faktoren wie beispielsweise dem Verbrauchsprofil und der Anlagengrösse ab und kann stark variieren. Weitere Informationen.
Batteriespeicher arbeiten nach dem Prinzip der wiederaufladbaren Akkumulatoren, wie sie auch in Mobiltelefonen verwendet werden. In Kombination mit einer PV-Anlage kommt hinzu, dass sie vorrangig mit überschüssigem, selbst produziertem Strom geladen werden. Beim Laden des Batteriespeichers wird in der Batterie elektrische Energie in chemisch gebundene Energie umgewandelt und bleibt dort solange gespeichert, bis der Akku wieder entladen wird. Beim Entladen wird die gespeicherte, chemische Energie wieder in elektrische Energie umgewandelt und als elektrischer Strom abgegeben. Ein weiterer, elementarer Bestandteil des Batteriespeichers ist das Batteriemanagementsystem (BMS), das die Lade- und Entladeprozesse steuert.
Die Speichergrösse kann gemäss zwei Faustregeln berechnet werden
(Quelle: Stationäre Stromspeicher in Gebäuden):
1. Batteriegrösse auf PV-Anlage anpassen
Formel:
Leistung PV-Anlage (kWp) x 1.5 ≙ Speicherkapazität (kWh)
Beispiel:
Für eine 6-kWp-Photovoltaikanlage wird ein 9-kWh-Speicher installiert.
2. Batterie an Stromverbrauch anpassen
Formel:
Jahresstromverbrauch (kWh) / (2*365) ≙ Speicherkapazität (kWh)
Beispiel: Haushalt mit 6000 kWh Jahresenergieverbrauch geteilt durch die Anzahl Halbtage pro Jahr (2*365) ergibt einen Speicher mit 8.2 kWh Kapazität.
Für die Speicherung von Solarstrom gibt es eine Vielzahl von Akku-Typen. Die am häufigsten zum Einsatz kommenden Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus. Blei-Säure/Gel-Akkus sind deutlich günstiger, verlieren aufgrund geringerer Leistungs- und Energiedichte jedoch zunehmend an Relevanz. Die Stromspeicher zeichnen sich durch die folgenden Merkmale aus:
Lithium-Ionen-Stromspeicher
Lithium-Ionen-Akkus zeichnen sich durch hohe Energie- und Leistungsdichte, hohe Zyklenfestigkeit sowie einen hohen Wirkungsgrad aus. Sie sind für fast alle Anwendungen geeignet und stellen die dominante und am weitesten fortgeschrittene Technologie in mobilen (beispielsweise Smartphones, elektrische Fahrzeuge) und in stationären Anwendungen rund um die Photovoltaik dar. Es gibt verschiedene Typen (Lithium-Mangan, -Kobaltdioxid, -Eisenphosphat, -Titanat, etc.)
Blei-Säure-Speicher
Der Blei-Säure-Akkumulator ist der bedeutendste Stromspeicher in Bezug auf die weltweit installierte Batteriekapazität (alle Anwendungen, beispielsweise Notstromversorgung, Starterbatterie für Verbrennungsmotoren). Auch das Recycling ist zu einem grossen Teil gewährleistet. Sie sind kostengünstiger als Lithium-Ionen-Speicher, weisen dafür aber andere Nachteile wie beispielsweise einen schlechteren Wirkungsgrad und geringere Zyklenfestigkeit auf.
Redox-Flow-Speicher
Beim Redox-Flow-Speicher befinden sich die Elektrolyte in externen Tanks. Energie und Leistung sind deshalb unabhängig skalierbar. Bisher ist die Technologie noch wenig verbreitet, sie besitzt aber Potenzial für mittlere und grosse Systeme.
Salz-Batterie bzw. ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities)-Batterie
Bei dieser Technologie werden feste Elektrolyte und flüssig-feste Elektroden verwendet. Für den Betrieb sind hohe Temperaturen notwendig (ca. 270 – 350 °C). Es handelt sich um eine sehr umweltverträgliche Batterie, da diese einfach zu recyceln ist und praktisch keine kritischen Stoffe enthält. Die Technologie ist noch wenig verbreitet und findet heute hauptsächlich in Pilotprojekten Anwendung.
Salzwasser-Batterie Weiterverbreitet als Salz-Batterien sind Salzwasserbatterien, die auch als Massenprodukt verfügbar sind.Die Technologie ist ausgereift und zu 100% rezyklierbar. Die Batterie ist nicht brennbar, enthält umweltfreundliche Materialien und weist eine hohe Lebensdauer auf. Allerdings ist die Energiedichte wesentlich geringer als bei Lithium-Ionen-Batterien. Zum Vergleich: Die Batterie erreicht 12 bis 24 Wattstunden pro Liter, Lithium-Ionen-Varianten bringen es auf 500 Wattstunden pro Liter. In der Konsequenz bedeutet das: Eine Salzwasserbatterie braucht bei gleicher Leistungsfähigkeit mehr Volumen als eine Lithium-Variante, kann aber in jedem normalen Heizungskeller installiert werden. Zum anderen ist die Batterie eher für gleichmäßige Ladungsvorgänge geeignet.
Gleichstromsystem
Die Batterie wird auf der Gleichstromseite (DC-Seite) an den Wechselrichter angeschlossen. Dabei spricht man oft von einem «Hybridwechselrichter», weil sowohl die PV-Module wie auch die Batterien am selben Gerät angeschlossen wer-den können. Das vereinfacht für den Anwender das System, spart Kosten und punktet zudem mit einem höheren Wirkungsgrad. Das System ist dafür weniger flexibel, falls die PV-Anlage einmal umgebaut oder erweitert werden sollte.
Wechselstromsystem
Die Batterie wird auf der Wechselstromseite (AC-Seite) an den Wechselrichter angeschlossen. PV-Anlage und Batteriesystem sind dabei modular aufgebaut und können unabhängig voneinander ausgewechselt werden. Dies hat grosse Vorteile, falls das Batteriespeichersystem erst nachträglich installiert werden soll. Dafür sind die Synergien mit der PV-Anlage etwas geringer als beim Gleichstromsystem, was sich in den Kosten und dem Wirkungsgrad niederschlägt.
Das Hybrid-System
Hybrid-Stromspeicher vereinen AC- und DC-gekoppelte Systeme, wodurch kein weiterer Wechselrichter benötigt wird und der Speicher als Wechselstrom und Gleichstrom-Quelle betrieben werden kann. Neue PV-Installationen und Altanlagen können an den Speicher angeschlossen werden.
Heute werden Stromspeicher auch mit Notstromfähigkeit angeboten. Dabei müssen aber solche Systeme unterschieden werden, die z.B. einen Steckdosenanschluss zur Verfügung stellen, an dem bei einem Netzausfall einzelne Verbraucher direkt am Speicher/Wechselrichter angeschlossen und betrieben werden können. Manche Hersteller bieten auch eine echte Notstromfunktion an, die die direkte Versorgung aller Stromphasen im Hausnetz garantiert, wodurch Haushaltsgeräte bei Netzausfall wie gewohnt weiter betrieben werden können. Hierfür ist die Installation einer allpoligen, automatischen Trennung notwendig, die das Hausnetz bei einem Netzausfall direkt vom Stromnetz trennt und ein Inselnetz aufbaut.
Unter Vollzyklus versteht man, dass der Speicher in der Summe einmal voll entladen und voll geladen wurde. Dies kann durch einmaliges komplettes Entladen auf den zulässigen minimalen Ladezustand und nachfolgendes Aufladen auf 100 % geschehen, oder zum Beispiel auch durch zweimaliges Entladen und Laden mit 50 % der maximalen Speicherkapazität. Zyklen mit nicht kompletter Entladung und Ladung werden Teilzyklen genannt. Teilzyklen können zur Berechnung der Anzahl Zyklen addiert und zu Vollzyklen zusammengefasst werden.
Die Datenblätter der einzelnen Hersteller sind oft schwer vergleichbar. Swissolar empfiehlt deswegen, unabhängige Vergleiche der Speicher hinzuzuziehen. Insbesondere die Stromspeicher-Inspektion der HTW Berlin erlaubt es, die Vergleichbarkeit der am Markt erhältlichen PV-Speichersysteme zu verbessern. Schwerpunkt dieser Studie war die Überprüfung der Herstellerangaben zur Speicherkapazität und zum Wirkungsgrad von 60 Speicherherstellern. Studie
Stromspeicher mit Lithium-Ionen-Akkus sind auf eine Lebensdauer von 10 bis 20 Jahren und mehr ausgelegt. Die lange Lebensdauer wird durch die Verwendung hochwertiger Industriekomponenten sowie ein ausgeklügeltes Batteriemanagementsystem (BMS) erreicht. Die Hersteller von Stromspeichern mit Lithium-Ionen-Akkus geben in der Regel eine sieben- bis zehnjährige Produktgarantie auf die eingesetzten Zellen. Darüber hinaus garantieren viele Hersteller eine bestimmte Anzahl von Ladezyklen.
Ein Batteriespeichersystem kostet heute je nach Speicherkapazität zwischen 1‘000 und 2‘500 CHF/kWh, inklusive Wechselrichter und Installation. Bei hohen Strombezugskosten, hohen Leistungstarifen und tiefen Rückspeisevergütungen können Batteriespeicher wirtschaftlich betrieben werden. Eine zusätzliche Förderung und steuerliche Abzugsfähigkeit verbessern zudem die Wirtschaftlichkeit.
Die Investitionskosten der Stromspeicher sollten grundsätzlich zum Abzug zugelassen werden, wenn der Speicher zusammen mit einer Solaranlage installiert wird, gleich wie dies bei einem Boiler bei einer thermischen Nutzung möglich ist. Die Praxis der Kantone ist diesbezüglich jedoch noch nicht gefestigt, so dass der Abzug verweigert werden könnte.
Die Stromspeicher müssen gemäss Herstellerangaben sachgemäss installiert und betrieben werden. Zudem müssen die normativen Anforderungen berücksichtigt werden (NIN 2020, SNR 460712:2018 Stationäre Elektrische Speichersysteme).
Bezüglich der Planung und Installation eines Stromspeichers finden Sie alle Fachfirmen in der Mitgliedersuche. Wählen Sie als Mitgliedstyp „Solarunternehmen“, als Technologiebereich „Photovoltaik“ und bei Aktivität „Ausführung“ oder „Beratung und Planung“ aus. Unter Produkte kann „Stromspeicher“ ausgewählt werden.
Beim Recycling von Lithium-Ionen-Akkus können erste Erfolge verzeichnet werden, so gibt es einige Firmen wie etwa die Redux Recycling GmbH, die zum Teil eine Rückgewinnungsquote von bis zu 70 % erreichen, d.h. dass 70 % der Ausgangsstoffe wiederverwendet werden können. Kritisch zu sehen sind allerdings die Abbaubedingungen des Lithiums, das zu Wasserverknappung in den jeweiligen Regionen führen kann. Ein umweltverträglicherer Abbau könnte eventuell im Erzgebirge in Deutschland erfolgen. Auch die Abbaubedingungen von Kobalt sind sehr kritisch zu sehen. Zwei Drittel werden im Kongo durch Kinderarbeit abgebaut. Eine bessere Recyclingquote in den nächsten Jahren und somit ein effizienterer Umgang mit Lithium sowie der Verzicht auf Kobalt könnten die Umweltauswirkungen verringern. Bei Bleispeichern ist das Recycling seit Jahren etabliert. Bei Salzbatterien liegen praktisch keine umweltschädlichen Komponenten vor. Das Recycling von Stromspeichern in der Schweiz erfolgt durch INOBAT.
Dank dem neuen Raumplanungsgesetz wird seit Mai 2014 für Solaranlagen in vielen Fällen keine Baubewilligung mehr benötigt. Es genügt eine Meldung bei der zuständigen kommunalen Behörde. Grundsätzlich hat dabei jeder Kanton seine eigenen Verfahren. Erkundigen Sie sich bei der Bauverwaltung ihrer Gemeinde. mehr
Eine standardisierte Solarwärmeanlage wie auch eine Photovoltaik-Anlage für ein Einfamilienhaus sind heutzutage in 2-3 Tagen komplett installiert.
Bei den Solarwärmeanlagen werden Kollektoren, Speicher und Solarkreiskomponenten meist im Set angeboten. Dies ist kostengünstiger und erleichtert dem Monteur die Arbeit. Auch Photovoltaik-Module, Solarkabel und Wechselrichter werden üblicherweise als Einheit geliefert und eingebaut.
Bei Solarwärmeanlagen werden zwei wärmegedämmte Rohrleitungen vom Kollektorfeld zum Heizungsraum verlegt. Bei nachträglichem Einbau werden diese entweder in einem freien Kamin oder Lüftungsschacht oder in einem separaten „Regen-Fallrohr“ an der Aussenwand verlegt.
Bei Solarstromanlagen werden Kabel von den PV-Modulen zum Wechselrichter und weiter zum Anschluss an das Stromnetz verlegt – eine einfache und von aussen kaum sichtbare Elektro-Installation.
Bei einer neuen Heizungsanlage mit solarer Warmwasseraufbereitung wird meist ein moderner Pufferspeicher als Energiezentrale eingebaut. Bei nachträglichem Einbau einer Solarwärmeanlage kann es von Vorteil sein, den bestehenden Warmwasserboiler als Zusatzspeicher in den Solarkreis zu integrieren.
Nein, bei Inbetriebnahme wird die Solaranlage vom Handwerker fachmännisch eingestellt, danach sind keinerlei Eingriffe mehr nötig. Solarwärmeanlagen und Solarstromanlagen laufen automatisch und sind meist mit einem Überwachungssystem ausgerüstet, das allfällige Fehler meldet.
Solarwärmeanlagen sollten alle drei Jahre auf Frostsicherheit geprüft werden. Dabei wird auch der pH-Wert der Solarflüssigkeit geprüft, um eine möglichst lange Lebensdauer der Anlage zu gewährleisten. Am besten lässt sich dies zusammen mit der periodischen Überprüfung der Heizungsanlage erledigen.
Bei Photovoltaikanlagen empfiehlt sich alle zwei bis drei Jahre eine optische Kontrolle der Module (Verschmutzung, Modulschäden). Insbesondere flach liegende PV-Module sollten regelmässig von einer Fachperson gereinigt werden. Spritzen Sie ihre Panels nicht mit einem Wasserschlauch ab, denn es könnten sich Kalkablagerungen bilden, und das kalte Leitungswasser könnte auf den aufgeheizten Modulen zu Spannungsrissen führen. Im Falle einer reduzierten Stromproduktion der Anlage lohnt es sich, frühzeitig eine Fachperson beizuziehen. Diese kann durch Messungen an den Modulen und am Wechselrichter eventuelle Störungen erkennen und anschliessend beseitigen.
Alle marktgängigen Kollektoren und Module sind mit einem hochbelastbaren Solarglas ausgestattet, das auch schwerem Hagel standhält. Die Vereinigung kantonaler Feuerversicherungen führt ein Hagelregister mit geprüften Produkten. Als Schutz gegen Blitzschlag müssen die Kollektoren und die PV-Module an einen allenfalls vorhandenen Blitzschutzableiter des Hauses angeschlossen werden. Die Installation einer Solaranlage führt jedoch nicht zur Pflicht der Installation eines Blitzableiters.
Bei unsachgemässer Installation, mangelhaften Komponenten oder bei Tierverbiss der Kabel (z.B. durch Marder) kann die Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses und damit eine Brandgefahr bestehen. Bei unsachgemässer Montage sind zudem Sturmschäden möglich. Gegen abrutschenden Schnee sind - wenn nötig - Schneefanggitter zu montieren. Die von Swissolar zertifizierten Solarprofis® sind Garanten für eine sachgemässe Installation mit geeigneten Komponenten.
Die Versicherungsdeckung ist von Kanton zu Kanton verschieden. Bei gewissen kantonalen Gebäudeversicherungen sind Schäden an Solaranlagen automatisch mitversichert. Klären Sie bei Ihrer Versicherung ab, ob die Solaranlage separat versichert werden muss.
Ermitteln Sie das Potenzial Ihres Gebäudes mit dem Solardach-Rechner!
Fragen Sie Ihren Installateur nach einer Solaranlage. Eine Übersicht über Installateure, die sich für Solaranlagen qualifiziert haben, finden Sie in der Liste «Die Solarprofis®».
Nutzen Sie den Offertvergleich von EnergieSchweiz.
Eine Übersicht über die Solarförderung von Bund und Kantonen finden Sie hier.
Weitere finanzielle Fördermöglichkeiten im Energiebereich finden Sie hier.
Weitere Informationen: Broschüre „Wärme und Strom mit der Kraft der Sonne“ (PDF)