Photovoltaikanlagen - Welche Arten gibt es?

Photovoltaikanlagen gibt es für die viele Anwendungsfälle und in verschiedenen Ausführungen. Im privaten Bereich kommen vor allem Dachanlagen auf Schrägdächern zum Einsatz. Hierbei dominieren PV-Anlagen mit einer Südausrichtung.
Inhaltsverzeichnis
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    Photovoltaikanlagen gibt es in einer Vielzahl an Ausführungen. Um einzelne Arten unterscheiden zu können, ist es wichtig, sich auf bestimmte Aspekte zu beschränken. Die wichtigsten Unterscheidungsmerkmale sind

    • der Standort
    • die Art des Einbaus
    • die Ausrichtung der Anlage
    • die Verbindung zum öffentlichen Netz

    Photovoltaik-Arten nach Standort

    Die einfachste Unterscheidung ist die in Dachanlagen, Fassadenanlagen und Freiflächenanlagen. Wie der Name schon sagt, werden die Dachanlagen auf dem Dach oder als Teil des Daches installiert und Fassadenanlagen an der Hauswand. Dach- und Fassadenanlagen sind im Allgemeinen dazu gedacht, das Gebäude, mit dem sie verbunden sind, mit Solarstrom zu versorgen und – wenn die Anlage groß genug ist – auch andere Verbraucher in der Nähe. Spezialfälle von Dachanlagen sind PV-Anlagen, die das Dach von Carports bilden oder als Terrassenüberdachung dienen.

    Freiflächenanlagen werden auf speziellen Stative „aufgeständert“, d.h. hier wird kein Gebäude als Träger der Anlage benötigt. Freiflächenanlagen dienen meist dazu, kommerziell in sogenannten Solarparks Ökostrom zu erzeugen, diesen Strom zu verkaufen und einen Gewinn zu erwirtschaften.

    Spezialfälle von Freiflächenanlagen sind die sogenannten Agrar-PV und schwimmende Anlagen. Bei der Agrar-PV werden die Flächen unter der Anlage zum Anbau landwirtschaftlicher Produkte genutzt. Hier empfehlen sich insbesondere schattenliebende Pflanzen, die durch die Solarmodule vor zu hoher Sonneneinstrahlung geschützt werden. Bei schwimmenden PV-Anlagen („floating PV“) sind die Module auf Trägerelementen angebracht, die z.B. auf einem See schwimmen. Besonders geeignet dafür sind Gewässer, die an Überdüngung und Sauerstoffmangel leiden: Die Verschattung durch die Module reduziert die Erwärmung des Gewässers und mindert das Wachstum von Algen und anderen Unterwasserpflanzen.  

    Alle bisher beschriebenen PV-Anlagen sind standortfest. Daneben gibt es aber auch mobile Anlagen, z.B. auf Wohnwagen oder Booten. Im weiteren Sinne kann man auch Balkonanlagen dazu rechnen, die meist nur aus ein bis zwei Modulen bestehen, die nicht dauerhaft ortsfest installiert werden müssen.

    Welche Dachanlagen gibt es?

    Dachanlagen lassen sich unterscheiden in Aufdach- und Indach-PV-Anlagen. Letztere werden ebenso wie die Fassadenanlagen auch als gebäudeintegrierte Anlagen bezeichnet. Fachleute benutzen dafür die Abkürzung BIPV vom englischen Ausdruck building integrated photovolatics.

    Das Typische der Aufdach-Variante ist, dass die Module auf einem Trägersystem angebracht sind, welches seinerseits auf der Dachkonstruktion aufsitzt. Zwischen dem eigentlichen Dach und der Modulrückseite besteht somit ein Abstand, der der „Hinterlüftung“ der Anlage dient. Das bedeutet, dass der Wind hinter den Modulen entlang wehen und so deren Temperatur senken kann. Das wirkt sich positiv auf den Wirkungsgrad der Solarzellen und damit die Leistung der Anlage aus.

    Arten von Photovoltaikanlagen: Indach-PV

    Bei der Indach-Variante ist die PV-Anlage als Teil der Dachhaut verbaut und schließt mit dieser ab. Der Vorteil eines solchen Aufbaus ist vor allem ästhetischer Natur. Aufgrund der schwierigeren Hinterlüftung der Module ist der Wirkungsgrad der Module meist ein wenig geringer.

    Eine Spezialform der Indach-Anlage sind Solardachziegel. Die PV-aktiven Ziegel werden dabei wie Standardziegel auf dem Dach verlegt und untereinander verbunden. Nachteil dieser Form ist die große Anzahl an Einzelteilen (Ziegeln) und Verbindungen. Zumindest teilweise lässt sich dieses Manko durch Indach-Module in Ziegeloptik umgehen. Aufgrund des hohen Installationsaufwandes und der damit verbundenen Kosten werden Solardachziegel selten im privaten Bereich eingesetzt und vor allem bei der denkmalgerechten Sanierung verwendet.

    Typisch für die gebäudeintegrierten Anlagen – Indach- und auch Fassadenanlagen – ist, dass sie eine Doppelfunktion haben, d.h. nicht nur für die Erzeugung von Solarstrom gedacht sind, sondern auch z.B. die Schutzfunktion des Daches übernehmen. Fassadenanlagen schützen ebenfalls die dahinterliegende Wand, bewahren sie aber auch vor übermäßiger Erwärmung.

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    Photovoltaik für Schrägdach und Flachdach

    Aufgrund der Witterung sind in Mitteleuropa vor allem Schrägdächer verbreitet. Regen kann so besser abfließen, Schnee sammelt sich nicht auf dem Dach. Aus Sicht der Photovoltaik hat das Vor- und Nachteile, denn eine ideale Anlage hat eine Neigung von ca. 30 Grad zur Erdoberfläche. Fällt das Sonnenlicht senkrecht auf die Solarzellen, arbeiten diese am effektivsten. Das ist selbstverständlich nur die halbe Wahrheit, denn auch die Ausrichtung des Daches spielt eine entscheidende Rolle, doch dazu später.

    Ein Flachdach ist so betrachtet keine gute Wahl für eine Photovoltaikanlage. Allerdings lässt sich auch hier, analog zu den Freiflächenanlagen eine Unterkonstruktion verwenden, die dieses Problem behebt. Dabei können die Module mit jeder beliebigen Neigung und Ausrichtung aufgeständert werden. Deshalb eignen sich Flachdächer letztendlich doch gut für die Photovoltaik, auch wenn die Investitionskosten etwas höher sind.

    Ausrichtung der PV-Anlage

    Anders als bei PV-Anlagen auf Flachdächern ist auf Schrägdächern die Ausrichtung der PV-Anlage durch das vorhandene Dach festgelegt und lässt sich auch nur noch in geringem Umfang korrigieren. Bei einem Neubau sollte deshalb bereits in der Planung darauf geachtet werden, dass sich das Hausdach möglichst optimal zur Solarstrom-Erzeugung nutzen lässt. Das heißt, dass mindestens eine Dachfläche möglichst nach Süden ausgerichtet wird.

    Es gibt eine große Vielzahl an Dachformen, zwei besonders gebräuchliche sind das Satteldach und das Pultdach. Während beim Satteldach unabhängig von der Ausrichtung zumindest eine Fläche genutzt werden kann, ist das Pultdach – insbesondere bei einer Nordausrichtung – unter Umständen nicht für eine PV-Installation geeignet.

    Weist (mindestens) eine Seite des Daches nach Südost bis Südwest, wird diese für die Installation genutzt. Hier spricht man von einer Südanlage. Weisen die Dachflächen nach Osten und Westen, galt dies lange Zeit als K.O.-Kriterium. Werden jedoch auf beiden Seiten unabhängige PV-Stränge installiert, lassen sich auch mit einer solchen Ost-West-Anlage gute Erträge erzielen.

    Arten von Photovoltaikanlagen - Detail Indach-Anlage

    Photovoltaik für die Insel

    Die weiter oben erwähnten mobilen Photovoltaikanlagen sind häufig nicht mit dem öffentlichen Netz verbunden, Das heißt, sie zählen zu den sogenannten Inselanlagen. Selbstverständlich gibt es auch standortfeste Inselanlagen, zum Beispiel, wenn das mit einer Photovoltaikanlage bestückte Haus sehr weit entfernt von der nächsten Wohnbebauung steht und aus Kostengründen nicht ans Netz angeschlossen ist. Auch im Garten oder auf dem Gartenhaus werden Solaranlagen genutzt, die häufig keinen Netzanschluss haben. Eine Pflicht dazu, überschüssigen Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen, besteht übrigens nicht. Allerdings hat es viele Vorteile, so den Ausgleich der volatilen Stromversorgung und die Entlohnung durch die Einspeisevergütung. Um ihren überschüssigen Solarstrom effizient nutzen zu können, sollten Betreiber*innen einer Inselanlage diese mit einer Speicherlösung kombinieren. Um die Versorgungssicherheit sicherstellen, empfiehlt sich zudem der Einsatz anderer regenerativer Energieträger wie Wind oder Biogas.

    Solaranlagen mit Netzanschluss werden im Gegensatz zur Inselanlage als „netzgebunden“ bezeichnet.