Die Solaranlage für jedermann

Strom aus Sonnenlicht: Das Geschäft mit der Photovoltaik boomt. Immer mehr Privatleute entscheiden sich für eine eigene Anlage auf dem Hausdach. Noch vor wenigen Jahren wurde die Stromerzeugung aus Photovoltaik-Anlagen totgesagt. Die Kosten für den Strom aus der Sonne waren einfach zu hoch. Aber: Totgesagte leben länger. Staatliche Förderprogramme haben dem Solarstrom einen Boom beschert. Mittlerweile haben die Anlagen auf den Hausdächern ihren Exotenstatus verloren. Im Jahr 2000 wurden in Deutschland etwa 8000 Solarstromanlagen mit einer Leistung von 40 Megawatt an das Stromnetz angeschlossen. Der Umsatz wurde damit im Vergleich zu 1999 verdreifacht. Selbst in unseren Breiten ist Sonneneinstrahlung ausreichend vorhanden, um sie rentabel zur Stromerzeugung zu nutzen. Auf nur drei Quadratmeter fällt im Jahresschnitt mit 3000 Kilowattstunden soviel Lichtenergie, wie ein deutscher Haushalt im Schnitt pro Jahr verbraucht. Heutige Solarzellen haben einen Wirkungsgrad von etwa 10 bis 15 Prozent, das heißt, sie können bis zu 15 Prozent der Lichtenergie in elektrischen Strom umwandeln. Eine Solaranlage mit einer Fläche von 30 Quadratmetern erzeugt genügend Strom für einen durchschnittlichen Haushalt. Die meisten der auf Privathäusern montierten Anlagen leisten bei maximaler Sonneneinstrahlung etwa zwei Kilowatt. Klarer Gewinner sind die Solaranlagen in der Energiebilanz. Schon nach einer Betriebszeit von drei bis vier Jahren hat die Anlage mehr Energie erzeugt, als für ihre Herstellung benötigt wurde. Der gesamte Stromverbrauch in Deutschland liegt bei rund 450 Terawattstunden (Billionen Wattstunden) jährlich. Nach einer Studie der Deutschen Gesellschaft für Sonnenenergie (DGS) ließen sich hierzulande bis zu 302 Terawattstunden Strom aus Solarmodulen gewinnen. Derzeit werden nur 0,01 Prozent dieses Potenzials genutzt. Trotz der Euphorie und prognostizierter Wachstumsraten von 20 bis 40 Prozent jährlich bleibt der Anteil des Solarstroms an der gesamten Energieerzeugung also sehr bescheiden. Stefan Bönisch ist stolzer Besitzer einer eigenen Solaranlage. Vor zwei Jahren wurde sie auf dem Dach seines kleinen Einfamilienhauses montiert. Der 35-jährige Elektroingenieur zeigt auf den Stromzähler im Keller: Er läuft rückwärts. „An sonnigen Tagen erzeugt die Anlage oft mehr Strom als gebraucht wird. Diese Energie wird dann in das Netz eingespeist und mit 99 Pfennig pro Kilowattstunde vergütet. Wenn der erzeugte Strom nicht ausreicht, wird zusätzlich das öffentliche Stromnetz angezapft”, erklärt Bönisch. Gleich neben dem Stromzähler hängt der Wechselrichter. Er wird benötigt, um den von der Solaranlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Neben den Solarzellen auf dem Dach und einigen zusätzlichen Stromleitungen waren keine weiteren Installationsarbeiten erforderlich. Sein Beispiel hat Schule gemacht: Kaum hatte Bönisch die Solarzellen installiert, zogen zwei Nachbarn nach. Die Installation einer Anlage kostet gut 35000 Mark. Dank der staatlichen Förderung wird sie sich nach einer Betriebszeit von rund 20 Jahren rechnen. Die Hersteller von Solaranlagen räumen eine Garantie von bis zu 25 Jahren ein. Normalerweise arbeitet eine Anlage länger als 30 Jahre. Wer wie Stefan Bönisch sein Haus mit einer Anlage ausrüsten will, wird in den Gelben Seiten der Telefonbücher fündig oder kann sich an den deutschen Fachverband für Solarenergie in Freiburg wenden. Voraussetzung für die Installation einer Photovoltaik-Anlage ist ein unverschattetes Dach, das möglichst nach Süden ausgerichtet ist. Die freie Montagefläche sollte mindestens etwa zwölf Quadratmeter betragen. „Für den Einstieg ist jetzt der richtige Zeitpunkt, denn die staatlichen Subventionen werden künftig zurückgefahren”, prophezeit Dr. Hartwig Westphal von der Solar World AG in Bonn. Die Vergütung für den in das öffentliche Netz eingespeisten Strom wird pro Jahr um fünf Prozent ge-senkt. Ob es eine Neuauflage des 100000-Dächer-Programms geben wird, das 2003 ausläuft, ist zurzeit noch ungewiss. Es ist nicht einfach, im Gewirr der verschiedenen Förderprogramme für Photovoltaik den Überblick zu behalten. Am gefragtesten ist das 100000-Dächer-Programm des Bundes. Bei der Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) gibt es dabei günstige Darlehen für den Einbau einer Solaranlage (Zinssatz 1,9 Prozent, Laufzeit 10 Jahre). Bis Ende Mai lagen knapp 29000 Förderanträge vor. Daneben gibt es auch von verschiedenen Kommunen und Energieunternehmen Zuschüsse. Am besten findet man das durch einen Anruf beim örtlichen Bau- oder Umweltamt heraus. Sinn-voll ist es, die Photovoltaik- Anlage gleich beim Bau des Hauses mit einzuplanen. Es gibt mittlerweile integrierte Anlagen, bei denen Solarpaneele anstelle von Ziegeln auf dem Dach montiert werden. Die Stiftung Warentest bewertete im Heft 9/99 von 13 getesteten Anlagen acht mit einem „gut”. Auch bei der Warmwassergewinnung kann Solarenergie helfen. Mit etwa 1,5 Quadratmetern Kollektorfläche pro Person lässt sich bis zu 65 Prozent des Warmwasserbedarfs decken. Die Kosten einer Solarwärmeanlage liegen für einen typischen Vier-Personen-Haushalt bei rund 8000 bis 12000 Mark. Auch hier gibt es staatliche Zuschüsse aus Förderprogrammen. Eine Million Quadratmeter thermischer Kollektorfläche werden dieses Jahr schätzungsweise in Deutschland montiert. Gewinner der Solar-Bundesliga 2001 ist übrigens die kleine Gemeinde Geesow in Brandenburg. Auf jeden der 212 Einwohner kommen dort 1,4 Kilowattstunden aus Sonnenlicht erzeugte elektrische Energie. Strom durch wandernde Löcher Eine Solarzelle besteht aus einem halbleitenden Material – meist Silizium, das aus mehreren, unterschiedlich präparierten Schichten aufgebaut ist. In der oberen Schicht (n-dotiert) herrscht durch gezielte Verunreinigung mit Fremdatomen (Dotierung) wie Phosphor ein Elektronenüberschuss, in der unteren (p-dotiertes Silizium) führt die Dotierung mit Atomen einer anderen Sorte, zum Beispiel Bor, zu einem Elektronenmangel. Im Grenzbereich zwischen dem n- und p-dotierten Silizium (pn-Übergang) bildet sich ein elektrisches Feld. Die Energie des auf die Solarzelle treffenden Sonnenlichts bewirkt, dass Paare aus frei beweglichen negativ geladenen Elektronen und positiv geladenen „Löchern” – Stellen mit fehlenden Elektronen – entstehen. Im elektrischen Feld des pn-Übergangs werden Elektronen und Löcher getrennt und wandern in die verschieden dotierten Bereiche. Dadurch laden sich die n- und p-dotierte Schicht der Solarzelle entgegengesetzt auf – an den elektrischen Kontakten entsteht eine Spannung, und es fließt elektrischer Strom, der sich etwa für die Beleuchtung oder zum Betreiben von Haushaltsgeräten nutzen lässt. Sebastian Moser