Energiebilanz und Wirkungsgrad von Solarmodulen

20. September 2021
1,8 Millionen installierte Anlagen und eine Stromerzeugung von 46,5 Terawattstunden (TWh): Die Photovoltaik bildet längst das Rückgrat der deutschen Energiewende. An sonnigen Tagen können die Solaranlagen bereits die Hälfte unseres aktuellen Stromverbrauchs decken. Auch international ist die Solarenergie dank zweistelliger Wachstumsraten auf dem Vormarsch. Das Potenzial der Photovoltaikanlagen ist damit aber noch lange nicht ausgeschöpft. So sagen Experten voraus, dass Solaranlagen bis zum Jahr 2060 rund ein Drittel der globalen Energie zur Verfügung stellen werden. Aber wie effizient sind Photovoltaikanlagen wirklich? Wie gut ist ihre Energiebilanz und welchen Wirkungsgrad haben moderne Solarmodule? Fragen, die sich private Bauherren und Unternehmen jeder Größe und Branche gleichermaßen stellen. Wir haben die Antworten.
Dieser Artikel wurde von
Christian Märtel für www.Solaranlagen-Portal.com verfasst.
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Energiebilanz von Photovoltaikanlagen in der Diskussion

Die Solarenergie allerdings begleitet uns seit den 80er Jahren. Auch dank einer umfangreichen Förderung durch die Politik. Doch das gefällt nicht jedem. Denn wie das mit neuen Technologien und Ideen so ist – bis sie sich durchgesetzt haben, sind Zweifel, Misstrauen und Ignoranz ihre Begleiter. Daran hat sich seit der Erkenntnis, dass die Erde eine Kugel ist, nur wenig geändert.

Solarenergie: Vorsicht vor Fake News

Ein Gerücht hält sich dabei besonders hartnäckig. So sei der Energieaufwand für die Herstellung der Photovoltaikanlagen höher als die später gelieferte Energie. Das Ziel dieser Argumentation ist klar – Atomenergie oder Kohlekraftwerke seien den erneuerbaren Energien nach wie vor überlegen und die Energiewende eine Verschwendung von Steuermitteln. Zeit für einen Fakten-Check.

Energieverbrauch und Energieerzeugung der Photovoltaik

Wir können Sie beruhigen: Seriöse Wissenschaftler haben in unzähligen Studien längst die vielfältigen Vorteile der Solarenergie belegt und bewiesen, dass auch die Energiebilanz durchweg positiv ist. Aber was ist diese Energiebilanz überhaupt und wie lässt sie sich berechnen? Kurz gesagt: Unter der Energiebilanz verstehen wir den Vergleich zwischen dem Energieverbrauch und der Energieerzeugung einer Photovoltaikanlage. Erzeugt die Solaranlage also im Laufe ihres Bestehens mehr Energie, als für ihre Herstellung verbraucht wurde, ist die Energiebilanz positiv. Soweit, so einleuchtend.

Energiebilanz von Photovoltaik im Fokus: Zahlen bitte!

Der Zeitpunkt, ab dem mehr Energie erzeugt wird, als für die Produktion einst verbraucht wurde, wird übrigens energetische Amortisation von Photovoltaik genannt. Wann dieser Zeitpunkt genau erreicht ist, hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie:

  • der Größe der Photovoltaikanlage.
  • dem Standort der Solaranlage.
  • dem genauen Zelltyp der Module.
  • der Dachform und dem Neigungswinkel.
  • der Marke der Solarmodule.

Natürlich sind auch die Installation und die Fachkompetenz des jeweils beauftragten Betriebes Faktoren, die berücksichtigt werden sollten. Sie sehen: Die Frage, wann sich eine Photovoltaikanlage energetisch amortisiert hat, kann nur sehr individuell beantwortet werden. Mit dieser Phrase möchten wir Sie aber nicht abspeisen. Schauen wir uns also weitere Fakten an.

Positive Energiebilanz der Photovoltaik ist wissenschaftlich belegt

Moderne Photovoltaikanlagen haben sich in der Regel innerhalb von zwei bis fünf Jahren energetisch amortisiert. Da die Herstellung der Photovoltaikanlagen stetig effizienter wird, verbessert sich dieser Wert immer weiter. Auch die Lebensdauer der Photovoltaikanlagen steigt. Bis zu 30 Jahre und länger erbringen die Module ihre Leistung. Als Eigenheimbesitzer können Sie sich so über eine dauerhaft autarke Energieversorgung freuen. Selbst nach 20 oder sogar 30 Jahren ist der Leistungsverlust minimal. Meist erbringen alte Photovoltaikanlagen dann noch mindestens 80 bis 90 Prozent ihrer ursprünglichen Leistung. Zusammengefasst kann Ihre Photovoltaikanlage so das 7-fache der aufgewendeten Herstellungsenergie produzieren. Eine Bilanz, die sich sehen lässt.

Wie teuer ist eine Photovoltaikanlage?

Die positive Energiebilanz der PV-Anlagen hat Sie überzeugt? Sie möchten nun ebenfalls Ihr Zuhause oder das Unternehmen mit Solarenergie versorgen? Dann sollten wir uns über den Preis für die Installation und den Betrieb einer Solaranlage unterhalten. Denn zwischen 5.000 und 15.000 Euro werden für die Materialkosten und die Montage in jedem Fall fällig. Eine erhebliche Investition also, die Sie aber unabhängig von den großen Energiekonzernen macht und die sich durch die Einspeisevergütung auch finanziell amortisiert. Übrigens: Von der Finanzierung über das Leasing bis hin zum Pachtvertrag gibt es mittlerweile verschiedene attraktive Alternativen zum Kauf, die für Privathaushalte und Unternehmen gleichermaßen interessant sind.

Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen

Sie kennen nun die wichtigsten Fakten zur Energiebilanz von Photovoltaikanlagen. Aber wie effizient arbeiten die einzelnen Module eigentlich? Genau diese Frage beantwortet der sogenannte Wirkungsgrad der PV-Anlagen. Dieser drückt aus, wie viel Prozent der Sonnenenergie über den Photoeffekt in elektrischen Strom umgewandelt wird. Wie das genau funktioniert, erfahren Sie jetzt.

Wie funktionieren Solarzellen?

Solarenergieanlagen nutzen die Kraft der Sonne für die Stromerzeugung und sind daher eine besonders saubere und nachhaltige Energiequelle. Die einzelnen Solarzellen bestehen dabei aus verschiedenen Materialien wie Silizium oder Cadmium-Tellurid. In diesen Solarzellen werden Elektronen durch die Sonnenenergie in Bewegung versetzt und so in Strom umgewandelt (Photoeffekt). Dabei handelt es sich um Gleichstrom, der anschließend in Wechselstrom umgewandelt und ins Stromnetz eingespeist wird. Solarzellen bilden so das Fundament der Photovoltaikanlagen. Da die Leistung einer einzelnen Solarzelle recht schwach ist, werden mehrere Solarzellen miteinander verknüpft und in Reihe geschaltet. So entsteht dann das Solarmodul.

Wirkungsgrad der Solarzelle: Welche Faktoren entscheiden?

Welchen Wirkungsgrad eine PV-Anlage erreicht, ist selbstverständlich vom Wirkungsgrad der einzelnen Solarzellen abhängig. Hier ein Überblick über die wichtigsten Faktoren, die den Wirkungsgrad beeinflussen:

  1. Die Art der PV-Anlage: PV-Anlage ist nicht gleich PV-Anlage. So entscheiden die Herstellungstechniken und natürlich auch die verwendeten Materialien, welcher Wirkungsgrad in der Praxis erreicht wird. Monokristalline Module etwa erreichen einen Wirkungsgrad von rund 22 Prozent. Die Herstellung ist recht aufwendig und damit sind diese Module auch eine eher kostspielige Variante. Für polykristalline Module hingegen, wird Silizium eingeschmolzen und anschließend in schmale Streifen geschnitten. Dabei lassen sich Verunreinigungen nicht vermeiden, sodass der Wirkungsgrad mit rund 18 Prozent im Vergleich zur monokristallinen Ausführung etwas geringer ist. Allerdings sind die polykristallinen Module günstiger und ermöglichen so ein attraktives Preis-Leistungs-Verhältnis.
  2. Temperatur und Sonneneinstrahlung: Überraschung – hohe Temperaturen bedeuten nicht automatisch einen hohen Wirkungsgrad. Im Gegenteil: Bei extremer Sommerhitze sinkt der Wirkungsgrad sogar um 0,4 Prozent pro Grad Celsius. Der Temperaturkoeffizient bei den Modulen hat allerdings deutlich geringere Auswirkungen, als wenn sich die Wechselrichter wegen der großen Hitze abregelt. Unser Tipp: Lassen Sie Ihren Wechselrichter an einem kühlen Ort installieren. Der Keller ist dafür ein gutes Beispiel.
  3. Das Alter der Solarmodule: Nichts ist für die Ewigkeit und auch Ihre PV-Anlage hat eine begrenzte Lebensdauer. Mit den Jahren sinkt so der Wirkungsgrad der Solarzellen – und zwar um rund 10 Prozent in rund 30 Jahren. Dieser Vorgang wird als Degradation bezeichnet. Wie stark das Alter der Solarmodule den Wirkungsgrad tatsächlich beeinflusst, ist aber wiederrum von dem Modelltyp und der Wartung der Module abhängig.

Welchen Wirkungsgrad werden Solarzellen in Zukunft erreichen?

Diese Frage lässt sich nicht pauschal beantworten. Fest steht aber: Wissenschaft und Forschung machen auch hier erhebliche Fortschritte. Während vor kurzer Zeit ein Wirkungsgrad von 20 Prozent als Maximum angesehen wurde, existieren nun sogenannte III-V-Solarzellen, die unter konzentriertem Licht einen Gesamtwirkungsgrad von 47,1 Prozent erreichen.


Der Wirkungsgrad steigt seit vielen Jahren kontinuierlich an

Sie kennen nun die wichtigsten Fakten zur Energiebilanz und dem Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen. Falls Sie nun ebenfalls auf die Kraft der Sonnenenergie setzen möchten, sollten Sie auf einen erfahrenen und qualifizierten Fachbetrieb vertrauen. Gerne empfehlen wir Ihnen entsprechende Experten, die Sie hier umfassend und integer beraten. Sie möchten vorab die Rentabilität Ihrer PV-Anlage recherchieren? Mit dem intuitiven Photovoltaik Rechner ist auch das kein Problem. Wir wünschen Ihnen viel Erfolg und werden Sie auch künftig kompetent über aktuelle Entwicklungen zur Energiebilanz und dem Wirkungsgrad der Photovoltaik auf dem Laufenden halten.

Was ist der Wirkungsgrad?

Der Wirkunsggrad drückt aus, wie viel Prozent der Sonnenenergie über den Photoeffekt in elektrischen Strom umgewandelt wird.

Was versteht man unter energetischer Amortisation?

Der Zeitpunkt, ab dem mehr Energie erzeugt wird, als für die Produktion einst verbraucht wurde, wird übrigens energetische Amortisation von Photovoltaik genannt.

Wie entwickelt sich der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen?

Während vor kurzer Zeit ein Wirkungsgrad von 20 Prozent als Maximum angesehen wurde, existieren nun sogenannte III-V-Solarzellen, die unter konzentriertem Licht einen Gesamtwirkungsgrad von 47,1 Prozent erreichen. Weiterer Fortschritt ist zu erwarten.

Erfahrungen & Fragen zum Thema Photovoltaik

Kombination von Nachtspeicherheizung und Solaranlage

Ist eine Solaranlage bei Nachtstromspeicherheizung möglich und sinnvoll bei ca. 10.000 KWh Stromverbrauch?
Antwort eines Haus&Co Experten

Ja, das kann eine sinnvolle Kombination sein - besonders, wenn Sie bei der Elektroheizung bleiben wollen. Sie benötigen auf jeden Fall einen Solarstromspeicher - da Sie den Strom dann tagsüber erzeugen, wenn die Nachtspeicherheizung gerade nicht vorheizt. Generell ist der Eigenverbrauch - dank sinkender Einspeisevergütung - stark in den Fokus gerückt. Da Solarstromspeicher auch aktuell noch von der KfW gefördert werden, würde ich da auf jeden Fall einmal ein Angebot anfragen.

Sie können sich das hier einmal kalkulieren (da ich keine Angaben zur verfügbaren Dachfläche habe): https://www.solaranlagen-portal.com/photovoltaik/kosten

Erfahrungen mit der Stromcloud?

Ich plane den Bau einer PV Anlage und habe von der Stromcloud gehört. Daher meine Frage: Kann ich auch nur die Cloud buchen? Eine PV Anlage habe ich ja schon bzw. plane / kaufe ich gerade. Gibt es sonst Erfahrungen mit der Stromcloud?
Antwort von energie-konzept24 GbR

Die Firma Sonnen und Senec bieten die Cloud aktiv an.

Wenn Sie die Cloud nutzen möchten brauchen Sie den Speicher der jeweiligen Firma.

Von Sonnen würde ich generell abraten da die Firma darauf bedacht ist einen hohen Ajtienweet zu erreichen um beim
Börsengang ordentlich Kasse zu machen. Ich bezweifle nur ob das für die Kunden nachhaltig ist und ob die Garantiezeiten
eingehalten werden.

Wenn Sie sich unbedingt eine Cloud leisten möchten, nehmen Sie Senec.

Generell kann ich Ihnen nur raten genau zu rechnen!

Die Berechnungen die wir mit beiden Anbietern vollzogen haben waren negativ.

Ich habe bis jetzt keine Berechnung gesehen wo der Kunde einen Vorteil hatte.

Gerne erkläre ich Ihnen die List und Tücken, die Sie im normalen Angebot nur sehr schlecht erkennen.

Mein Rat - Batterrie etwas größer als Ihr Verbrauch und auf jedenfall größer als Ihre PV Anlage.

Beispiel : 5 KWp PV Anlage dann 8 oder 9 KW Speicher !

Erfahrungen mit Solarziegeln von autarq

Haben Sie Erfahrung mit Solarziegeln der Firma autarq / Berlin? Wir interessieren uns für Solarziegel und wüssten gerne mehr über Vor- / Nachteile und technische Umsetzung.
Antwort von ENPLA GmbH

Hallo,
Ja wir haben Erfahrung mit den Solarziegeln von Autarq.
Referenzen können Sie bei uns besichtigen. Für weitere Fragen und eine Berstung kontaktieren Sie uns einfach!

ENPLA GmbH, 88630 Pfullendorf.

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