solar sonnenuntergang

Solarenergie

So vielfältig lässt sich die Energie der Sonne nutzen

Photovoltaik gilt als eine der vielversprechendsten Technologien zur sauberen, nachhaltigen Stromerzeugung. Mit der Energie der Sonne lässt sich aber nicht nur Strom erzeugen – tatsächlich nutzen die Menschen Solarenergie schon seit Jahrtausenden für sich. In diesem Beitrag erklären wir, was Solarenergie eigentlich ist, welche Vor- und Nachteile sie bietet und welche Nutzungsmöglichkeiten es für die Energie der Sonne heute gibt.

Was ist Solarenergie?

Als Solarenergie bezeichnet man die Energie, die in der Strahlung der Sonne enthalten ist. Die elektromagnetische Strahlung, die durch eine chemische Reaktion im Inneren der Sonne entsteht, lässt sich mit entsprechenden Technologien in Wärmeenergie oder elektrische Energie umwandeln. Da die Sonnenstrahlung scheinbar unendlich zur Verfügung steht, gehört Solarenergie zu den erneuerbaren Energien – im Gegensatz zur Energiegewinnung aus Kohle, Öl oder Gas, deren Vorkommen über kurz oder lang erschöpft sein werden.

Heute gilt Solarenergie als einer der wichtigsten Bestandteile für eine nachhaltige und saubere Energiegewinnung. Tatsächlich nutzen Menschen die Sonnenstrahlung aber schon seit Jahrtausenden für sich. Mehr über die Geschichte der Sonnenenergie und wie sich die Photovoltaik entwickelt hat, erfahren Sie in unserem Beitrag "Geschichte der Photovoltaik".

Wie entsteht Solarenergie – und wie kann man sie nutzen?

Solarenergie entsteht durch eine chemische Reaktion im Inneren der Sonne – genauer gesagt durch eine Kernfusion, bei der sich Wasserstoff in Helium verwandelt. Die Reaktion im Kern der Sonne setzt Temperaturen von etwa 15 Millionen °C frei. Diese enorme Menge an Energie wird von der Oberfläche der Sonne abgestrahlt und trifft in Form von Licht und Wärme auf die Erde: das ist das, was wir als Sonnenstrahlen kennen. Die Sonne ist die größte Energiequelle, die uns auf der Erde zur Verfügung steht – und sie beeinflusst zahlreiche Prozesse, vom Wetter bis hin zum Wachstum der Pflanzen.

Mithilfe moderner Technologien lässt sich die Solarenergie auf vielfältige Weise nutzen. Die zwei wichtigsten Nutzungsmöglichkeiten sind Photovoltaikanlagen und Solarthermie. Photovoltaik wandelt die Sonnenenergie in elektrischen Strom um, während mit Solarthermie Wärme erzeugt wird.

Sowohl Photovoltaikanlagen als auch Solarthermie sind elementare Eckpfeiler für das Erreichen der sogenannten Energieautarkie. Aber ist ein vollständig autarkes Eigenheim überhaupt möglich? In unserem Beitrag autarkes Haus betrachten wir genauer, welche Technologien dafür benötigt werden und wie man eine vollständig unabhängige Energieversorgung sinnvoll angehen kann. 

Solarenergie zur Stromerzeugung (Photovoltaik)

Dass man aus Sonnenenergie elektrische Energie erzeugen kann, ist schon seit knapp 200 Jahren bekannt: 1839 entdeckte der Physiker Alexandre Edmond Becquerel den sogenannten photoelektrischen Effekt. Diese Entdeckung war die Grundlage für unsere heutigen Photovoltaikanlagen.

Modernes Haus mit Solarmodulen zur Stromerzeugung.

Moderne Photovoltaikanlagen bestehen aus:

  • Solarpaneelen mit je 30–80 Solarzellen
  • einem Wechselrichter, der den Gleichstrom (DC) aus der Anlage in Wechselstrom (AC) umwandelt
  • einem Zweirichtungszähler, der den ins Netz eingespeisten Solarstrom und den aus dem Netz bezogenen Strom zählt
  • einem Batteriespeicher, der den überschüssigen Solarstrom für die spätere Nutzung speichert

Treffen Sonnenstrahlen auf die Silizium-Oberfläche der Solarzelle, entsteht in den Halbleiterschichten darunter eine elektrische Spannung. Diese wird über eine Reihe von Kontakten aufgenommen und in den Stromkreislauf des Hauses geleitet. Der Solarstrom versorgt dann zum Beispiel Beleuchtung und Haushaltsgeräte, er kann aber auch genutzt werden, um das E-Auto zuhause zu laden oder um eine elektrische Wärmepumpe zu betreiben. Der PV-Strom, der nicht unmittelbar im Haushalt gebraucht wird, kann ins Netz eingespeist oder in einem stationären Stromspeicher für die spätere Nutzung gespeichert werden.

Einen ausführlichen Überblick über Photovoltaik, wie man Solarstrom zuhause am besten nutzen kann und wie sich die Technologie in Zukunft entwickeln wird, bietet unser Beitrag "Wie funktioniert Photovoltaik".

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Solarenergie zur Wärmeerzeugung (Solarthermie)

Solarthermie wandelt mithilfe von Solarkollektoren auf dem Dach Sonnenenergie in Wärmeenergie um. Die Wärmeenergie wird in Form von Warmwasser gespeichert – daher nutzt man Solarthermie für die Warmwasserbereitung und für die Beheizung von Gebäuden.

Eine Solaranlage besteht aus:

  • Solarkollektoren auf dem Dach
  • Warmwasserspeicher/Pufferspeicher
  • einer entsprechenden Heizungsanlage

 

Optisch sind die Solarkollektoren kaum von Solarmodulen für Photovoltaik zu unterscheiden. Aber während die Solarmodule mittels Halbleitertechnologie elektrischen Strom erzeugen, enthalten die Solarkollektoren eine Solarflüssigkeit, die die Sonnenstrahlung aufnimmt und als Wärmenergie an den Warmwasserkreislauf eines Haushalts weitergibt. Solarthermieanlagen werden vorrangig für die Warmwasserversorgung eingesetzt. Für die Heizung kommt Solarthermie eher unterstützend zum Einsatz – da die Sonne im Winter nicht lange und nicht intensiv genug scheint, können Häuser in der Regel nicht allein mit Solarthermie beheizt werden.

In unserem Beitrag “Solarthermie im Winter” finden Sie ausführliche Informationen zu Solarkollektoren, welche Voraussetzungen für Solarthermie erfüllt sein müssen und wie gut Solarthermie in der kalten Jahreszeit funktioniert.

 

Heizen mit Solarenergie (Wärmepumpe, PV-Heizstab)

Wenn Sie Ihr Haus mit Solarenergie beheizen möchten, haben Sie drei verschiedene Möglichkeiten:

  • 1. eine Solarthermieanlage auf dem Dach, die Sonnenenergie in Wärmeenergie umwandelt und diese als Warmwasser speichert.
  • 2. ein Photovoltaik-Heizstab, der in den Warmwasserspeicher eingebaut und mit Solarstrom aus der Photovoltaikanlage betrieben wird. Mehr darüber, wie so ein Heizstab funktioniert, erfahren Sie in unserem Beitrag "Photovoltaik-Heizstab".
  • 3. eine elektrische Wärmepumpe, die mit der Photovoltaikanlage auf dem Dach verbunden ist und Heizung sowie Warmwasserbereitung mit Solarenergie ermöglicht.

 

Sowohl die Solarthermieanlage als auch der PV-Heizstab werden in der Regel als Unterstützung zu einer konventionellen Gas- oder Ölheizung eingesetzt. Eine elektrische Wärmepumpe dagegen funktioniert als alleinige Heizmethode, wenn die Solaranlage entsprechend groß ist. In der Regel ist die Wärmepumpe trotzdem auch an das öffentliche Stromnetz angebunden, damit die Wärmeversorgung gesichert ist.

In unserem Beitrag "Wärmepumpe mit Photovoltaik" erklären wir im Detail, wie eine Wärmepumpe funktioniert und worauf Sie achten sollten, wenn Sie die Wärmepumpe mit Solarenergie betreiben möchten.

Auch andere elektrische Heizsysteme lassen sich mit der PV-Anlage verbinden und damit kostengünstig und nachhaltig betreiben. Erfahren Sie hier, welche Möglichkeiten Sie beim Heizen mit Strom haben und mit welchen Kosten Sie rechnen sollten. 

 

Solarenergie fürs E-Auto (Wallbox)

Dass Elektroautos umweltfreundlicher und günstiger fahren als Verbrenner, ist nichts Neues. Besonders wirtschaftlich ist der Umstieg aufs E-Auto aber, wenn Sie es nicht mit Netzstrom, sondern mit Solarstrom beladen.

Eine moderne Wallbox hängt an der Wand von einem Carport.

Für das Laden mit Solarstrom brauchen Sie:

  • eine Photovoltaikanlage mit ausreichender Leistung
  • eine Wallbox fürs Laden zuhause
  • einen Batteriespeicher, der den PV-Überschuss zum Laden zur Verfügung stellt
  • ein Energiemanagementsystem, mit dem Sie steuern, wann Ihr Auto bevorzugt mit Solarstrom beladen werden soll

Die Wallbox ist eine ideale Ergänzung, wenn Sie bereits eine PV-Anlage und einen Stromspeicher haben. Aber auch als Komplettlösung mit Photovoltaik, Speicher und Wallbox profitieren Sie von der Solarenergie fürs E-Auto. Worauf Sie dabei achten sollten und welche Möglichkeiten Sie haben, erklären wir ausführlich in unserem Beitrag "E-Auto zuhause laden".

Mit einer sogenannten Cloud-Lösung laden Sie Ihr E-Auto übrigens nicht nur zuhause, sondern auch an Ladesäulen unterwegs mit Solarstrom. Wie genau das geht, erfahren Sie in unserem Beitrag "Ladestationen für Elektroautos".

Solarenergie: Vorteile und Nachteile

Als emissionsfreie und erneuerbare Energiequelle bietet Solarenergie viele Vorteile für Klima und Umwelt. Nicht umsonst treiben Bund und Länder den Ausbau der Photovoltaik im Rahmen des Erneuerbare-Energien-Gesetzes explizit voran. Aber wie alle Technologien, die sich in der Entwicklung befinden, gibt es auch bei der Solarenergie noch Herausforderungen. Wir haben die Vor- und Nachteile der Solarenergie für Sie gegenübergestellt.

Vor- und Nachteile der Solarenergie auf einen Blick

Vorteile der Solarenergie

 

  • unendliche und kostenlose Ressource
  • emissionsfreie sowie geräusch- und geruchsfreie Form der Energiegewinnung
  • für mehrere Sektoren nutzbar (Strom, Wärme, Mobilität)
  • Zukunftstechnologie, die laufend weiterentwickelt wird
  • Photovoltaik- und Solarthermieanlagen sind langlebig und wartungsarm
  • Photovoltaik- und Solarthermieanlagen bedeuten eine Wertsteigerung für Immobilien
  • mehr Unabhängigkeit von fossilen Rohstoffen und schwankenden Preisen

Nachteile der Solarenergie

 

  • relativ hohe Investitionskosten für PV-Anlage und Speicher (und ggf. Wallbox, Wärmepumpe etc.)
  • Solarenergie funktioniert nur bei Tageslicht, eingeschränkt bei Schlechtwetter
  • Nicht jedes Dach eignet sich für Photovoltaik- und Solarthermieanlagen
  • Solarenergie lässt sich nur für eine begrenzte Zeit speichern (Batteriespeicher oder Pufferspeicher)
  • Photovoltaik- und Solarthermieanlagen sowie Speicher sind (noch) nicht komplett recycelbar

Natürlich müssen Sie die Vor- und Nachteile der Solarenergie für sich selbst abwägen und die Frage klären, ob Ihr Haus überhaupt für Solarenergie geeignet ist. Unabhängig von finanziellen Aspekten und persönliche Vorlieben kann man aber sagen, dass Solarenergie einen entscheidenden Beitrag zur Energiewende leistet – und dass sie damit in Zukunft noch an Bedeutung gewinnen wird.

Eine ausführliche Betrachtung der Vor- und Nachteile und welche individuellen Lösungen es dafür gibt, finden Sie in unserem Beitrag "Solarenergie: Vorteile und Nachteile".

Wie kann man Solarenergie speichern?

Sonnenlicht ist kostenlos, emissionsarm und scheinbar unendlich. Allerdings gibt es keinen Ort auf der Erde, auf dem die Sonne ständig scheint. Um die Energie der Sonne effizient zu nutzen, muss man sie also speichern können, damit zum Beispiel Strom oder Wärme auch abends und nachts verfügbar sind.

Einen ausführlichen Überblick über die PV-Speichermöglichkeiten und worauf Sie bei der Planung Ihres PV-Speichers achten sollten, finden Sie in unserem Beitrag "Solarstrom speichern".

SENEC.Home V3 in modernem Gebäude

Solarenergie speichern in Form von Wärmeenergie

Solarenergie lässt sich in Wärmeenergie umwandeln – dementsprechend kann man sie natürlich auch in Form von Wärmeenergie speichern. Unabhängig davon, ob die Wärme mittels PV-Heizstab oder mit einer Solarthermieanlage erzeugt wurde, ist zum Speichern ein sogenannter Pufferspeicher nötig. Pufferspeicher sind große, mit der Heizungsanlage verbundene Warmwasserspeicher, die den Haushalt mit Brauchwasser versorgen oder den Heizkreislauf unterstützen. Genau wie ein Batteriespeicher kann auch der Pufferspeicher die Energie nur für einen begrenzten Zeitraum speichern.

Solarenergie speichern als virtuelles Stromguthaben

Mit einem Cloud-Vertrag speichern Sie die Solarenergie nicht stationär wie im Batterie- oder Pufferspeicher, sondern virtuell: Die Überschüsse, die Ihre PV-Anlage erzeugt, werden ins Netz eingespeist und Ihnen in Ihrem Cloud-Konto als virtuelles Stromguthaben gutgeschrieben. Wenn Ihre Anlage im Winter oder bei längeren Schlechtwetterperioden wenig Strom erzeugt, können Sie auf das Stromguthaben in der Cloud zugreifen und Ihr Haus weiterhin mit selbst erzeugtem Solarstrom versorgen. Eine Strom-Cloud funktioniert also nur in Kombination mit einer Photovoltaikanlage – für Solarthermie gibt es dieses Angebot nicht. Zudem wird für das Cloud-Konto eine monatliche Vertragsgebühr fällig.

Warum muss man Solarenergie anmelden?

Lange Zeit war die Investition in Solarenergie nicht nur mit finanziellem, sondern auch mit bürokratischem Aufwand verbunden. Eine Solaranlage musste nicht nur bei der Bundesnetzagentur, sondern auch beim Finanzamt angemeldet werden. Der Grund dafür: Durch das Einspeisen von Strom ins öffentliche Netz wurden PV-Anlagenbetreiber*innen bisher steuerlich gesehen zu Unternehmer*innen und mussten die Einnahmen aus der Einspeisevergütung versteuern. Diese Hürde ist seit dem 1. Januar 2023 deutlich kleiner geworden: Mit der Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG 2023) sind neu installierte Photovoltaikanlagen von der Einkommensteuer befreit. Auch die Umsatzsteuer auf Anschaffung und Installation der Anlage entfällt.

Nach wie vor gilt aber: Eine Photovoltaikanlage muss bei der Bundesnetzagentur und beim zuständigen Netzbetreiber angemeldet werden. Nur so können die zuständigen Stellen die Menge an Solarstrom berechnen, die zusätzlich ins öffentliche Netz eingespeist und entsprechend vergütet wird.

Solarthermieanlagen müssen übrigens in der Regel nicht angemeldet werden – da die Wärme ausschließlich lokal gespeichert und nicht eingespeist wird, ist die Genehmigung durch die Bundesnetzagentur nicht nötig. Allerdings sollten Sie sowohl bei Solarthermie als auch bei Photovoltaik berücksichtigen, dass die Installation auf einigen Gebäuden genehmigungspflichtig ist, etwa in Abstimmung mit dem Denkmalschutz.

Lohnt es sich, in Solarenergie zu investieren?

Die Nutzungsmöglichkeiten für Solarenergie haben sich massiv entwickelt: insbesondere Photovoltaik ist von einem Nischenprodukt zu einer flächendeckenden und wirtschaftlich interessanten Energieversorgungslösung für Privathäuser geworden.

Das hat mehrere Gründe:

  • Steigende Energiekosten machen Solarstrom und Solarthermie noch interessanter.

  • Mit der zunehmend unsichereren Versorgungslage wächst der Wunsch nach einer unabhängigen Energieversorgung.

  • Bund und Länder ebnen den Weg zu erneuerbaren Energien (EEG 2023).

  • Die Solarpflicht ist in einigen Bundesländern bereits umgesetzt, in anderen geplant.

  • Ein Gas- und Ölheizungsverbot wird diskutiert – und damit auch alternative Heizsysteme.

 

Klar ist: Eine Solaranlage ist nicht pauschal die beste Lösung für jeden Haushalt. Teilweise reicht die Dachfläche nicht aus oder das Dach eignet sich nicht für die Installation einer PV-Anlage, mitunter ist ein wirtschaftlicher Betrieb gar nicht möglich. Fakt ist aber auch: Die Photovoltaik und die Solarthermie entwickeln sich in hohem Tempo weiter. Insbesondere die Photovoltaik ist eine Zukunftstechnologie, die in Industrie, Gewerbe und für Privathaushalter künftig noch an Bedeutung gewinnen wird. Die Investition in Solarenergie lohnt sich zwar erst langfristig – aber sie lohnt sich definitiv.

Mehr Infos rund um die Investition in Photovoltaik und konkrete Beispielrechnungen finden Sie in unserem Beitrag "Wann lohnt sich Photovoltaik?".

 

Wie wird der Ausbau von Solarenergie gefördert?

Einer der Gründe für die stark gestiegene Nachfrage nach Solarenergie in den letzten Jahren waren die attraktiven Fördermöglichkeiten: bis vor Kurzem wurden sowohl die Anschaffung als auch die Installation von Solarthermieanlagen, PV-Anlagen und Speichern von Bund und Ländern bezuschusst. Viele dieser Förderprogramme sind mittlerweile ausgeschöpft – nur vereinzelt bieten Kommunen oder Bundesländer noch Zuschüsse beim Kauf von PV oder Stromspeichern.

Einen Überblick über aktuelle Förderprogramme nach Bundesländern finden Sie auf unserer Seite "Photovoltaik-Förderung".

Förderung durch die Einspeisevergütung

Gefördert wird die Investition in Solarenergie aber auch heute noch. Zum einen gibt es nach wie vor die Einspeisevergütung, mit der ins Netz eingespeister Solarstrom vergütet wird. Diese ist 2023 zum ersten Mal seit vielen Jahren sogar wieder leicht gestiegen, auf aktuell 8,2 ct/kWh für Anlagen bis 10 kWp.

Detaillierte Informationen zur Einspeisevergütung finden Sie auf unserer Übersichtsseite "Einspeisevergütung". 

Steuerbefreiung für PV-Anlagen ab 2022

Zum anderen hat der Gesetzgeber im Rahmen der Gesetzesnovelle EEG 2023 deutliche Steuererleichterungen für Solarenergie beschlossen:

  • Ab 1. Januar 2023 sind die Anschaffung und Installation von Solaranlagen von der Mehrwertsteuer befreit – man spart also 19 %.

  • Rückwirkend ab 1. Januar 2022 sind die Einnahmen aus der Einspeisevergütung von der Einkommensteuer befreit. Damit entfällt für Anlagenbesitzer*innen auch die Gewerbesteueranmeldung beim Finanzamt.

 

Diese indirekte Form der Förderung ist nicht nur ein finanzieller Anreiz, sie reduziert auch den bürokratischen Aufwand, der bisher viele Menschen von der Investition in Solarenergie abgeschreckt hat.

Förderkredite durch die KfW

Nach wie vor vergibt die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) zinsgünstige Kredite, um Solaranlagen und Stromspeicher zu finanzieren. Das Förderprogramm Erneuerbare Energien 270 gilt für alle privaten Hausbesitzer*innen, die eine PV-Anlage neu installieren möchten. Der Antrag auf Förderung kann einfach bei einer Bank vor Ort gestellt werden. Wichtig ist aber, dass der Antrag vor dem Kauf und der Installation der Anlage gestellt und bewilligt wurde, da eine nachträgliche Förderung nicht möglich ist.

Entwicklung der Solarenergie in Deutschland

Bund und Länder haben schon vor Jahren erkannt, dass der Ausbau der Solarenergie, und insbesondere der Photovoltaik, entscheidend für das Gelingen der Energiewende ist. Die Einführung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) im Jahr 2000 ist bis heute das wichtigste Werkzeug auf dem Weg in eine nachhaltige Energieversorgung. Mit der Novellierung des EEG sind die Ziele jetzt noch einmal deutlich ambitionierter geworden: Bis 2030 sollen mind. 80 Prozent des Bruttostroms in Deutschland aus erneuerbaren Energien kommen – insbesondere Photovoltaik und Windkraft.

Die Subventionen im Rahmen des EEG und nicht zuletzt der Wunsch nach einer nachhaltigen und unabhängigen Stromversorgung haben die Entwicklung der Photovoltaik in den letzten 20 Jahren stark beschleunigt.

Entwicklung der Photovoltaik in Deutschland von 2002 bis 2022

In den vergangenen 20 Jahren ist der Anteil der Photovoltaik an der Bruttostromerzeugung in Deutschland von nahezu null Prozent auf knapp 11 Prozent gestiegen. Diese Zahl ist vielversprechend – aber bei weitem nicht ausreichend, um die im EEG 2023 gesteckten Ziele zu erreichen: In den kommenden Jahren muss die Solarenergie auf insgesamt 200 Gigawatt Kapazität aufgestockt werden – aktuell bedeutet das einen Zubau von mehr als 15 Gigawatt im Jahr.

Fazit: Solarenergie ist die Energiequelle der Zukunft

Die Energiewende ist alternativlos: Wenn wir unseren Bruttostromverbrauch bis 2023 zu mindestens 80 Prozent aus erneuerbaren Energien decken wollen, müssen wir die Sonne als alternative Energiequelle noch stärker nutzen – und die Solarenergie etwa dreimal schneller ausbauen als es bisher der Fall war. Photovoltaik ist damit längst keine Liebhaberei von umweltbewussten Eigenheimbesitzer*innen mehr: Sie ist eine absolute Notwendigkeit auf dem Weg in eine nachhaltige Zukunft.

Viele Menschen investieren schon jetzt bewusst in ganzheitliche Energielösungen, die Photovoltaik, Heizung und Mobilität miteinander verbinden. In Zukunft könnte dies der Standard werden: Die Solarpflicht und ein Verbot von Verbrennungsmotoren sind auf dem Weg, auch Gas- und Ölheizungsverbote werden diskutiert. Mit der Entscheidung für Solarenergie machen Sie sich unabhängiger – und treiben Ihre persönliche Energiewende voran.