Photovoltaik in Gemeinden

Die Stromproduktion mit Photovoltaik und das Laden von E-Autos ergänzen sich ideal. Doch wie lässt sich die Versorgung von Fuhrparks effizient mit Sonnenstrom gestalten? klimaaktiv hat das Konzept „Sonnenflotte“ entwickelt, um die Umstellung von Fuhrparks auf E-Mobilität gezielt mit dem Ausbau der PV-Stromproduktion zu verbinden. Die Umsetzung einer Sonnenflotte ist dabei grundsätzlich variabel und kann an die individuellen Bedingungen in einer Gemeinden angepasst werden. Im Leitfaden erfahren Sie mehr über praxisnahe Ansätze für die optimale Dimensionierung und Planung von PV-Anlagen.

Leitfaden: Sonnenflotte in Gemeinden

Das Konzept der finanziellen Bürger:innenbeteiligung vereint zentrale Aspekte einer erfolgreichen regionalen Energiepolitik. Unter Einbindung der Bevölkerung  können lokal verfügbare Potentiale erneuerbarer Energien nachhaltig genutzt werden. Ein wesentlicher Aspekt ist dabei die Beteiligung der regionalen Bevölkerung an der Errichtung und am wirtschaftlichen Erfolg dieser erneuerbaren Energietechnologie. In dem klimaaktiv Leitfaden erhalten Gemeinden einen Überblick über die verschiedenen Möglichkeiten der finanziellen Beteiligung an erneuerbaren Energieprojekten geben. Der Nutzen einer finanziellen Beteiligung für Gemeinden, Betriebe und Eigentümer:innen von Gebäuden wird beleuchtet und Sie erhalten Tipps zu häufigen Fragen aus der Praxis.

Leitfaden: Finanzielle Beteiligung an PV-Projekten

Die Ertragsabschätzung einer PV-Anlage kann in verschiedenen Phasen eines Projekts, etwa in der Grobplanung oder während des Betriebs, sinnvoll sein. In diesem Leitfaden werden Technologien zur Abschätzung des PV-Ertrags erläutert und miteinander verglichen. Zusätzlich werden auch verschiedene Faktoren, die den Ertrag beeinflussen, analysiert und Hintergrundinformationen zur rechnerischen Ertragsabschätzung anschaulich dargeboten. Weiterlesen

Leitfaden: Individuelle  PV-Ertragsabschätzung

Agri-PV beschreibt die synergetische Nutzung derselben Fläche für die landwirtschaftliche Produktion und die erneuerbare Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen. Die Nutzung dieser Flächen zur Erreichung der Ausbauziele für erneuerbare Energien erhöht die Flächeneffizienz. In diesem Leitfaden erhalten Gemeinden allgemeine, fördertechnische und rechtliche Informationen, Handlungsempfehlungen für eine schnelle Umsetzung dieser erneuerbaren Lösungen und könnne sich von Good-Practices inspirieren lassen. 

Leitfaden: Agri-PV

Das Hauptelement einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) sind die PV-Module, die aus mehreren Solarzellen (PV-Zellen) bestehen. Diese Solarzellen wandeln auftreffendes Sonnenlicht in elektrische Energie um. Solarzellen bestehen aus speziellen Materialien, die aufgrund ihrer physikalischen Eigenschaften Licht aufnehmen, in Elektronenbewegungen umwandeln und somit Gleichstrom erzeugen. Der Gleichstrom wird über einen Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt und kann anschließend direkt im Haushalt genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Optional kann ein Batteriespeicher verwendet werden, welcher den ungenutzten Strom speichert und für einen späteren Zeitpunkt verfügbar macht – beispielsweise wenn gerade keine Sonne scheint.

• Kilowattpeak (kWp): Die Spitzenleistung (Nennleistung) der Anlage, gemessen unter definierten idealen Standardbedingungen im Labor, wird in kWp angegeben. Sie gibt keine Auskunft über die Leistung unter Realbedingungen, sondern ist das technisch mögliche Maximum der Anlage. Die Angabe in kWp ist eine gute Möglichkeit, verschiedene Anlagentypen vergleichbar zu machen und so die Kaufentscheidung zu unterstützen.

• Leistung: Die Leistung der Anlage hängt stark von der Sonneneinstrahlung ab. Bei tieferem Sonnenstand, wie es in Österreich im Winter der Fall ist, und bei bedecktem Himmel nimmt die Strahlungsintensität stark ab. Das bedeutet, dass Maximalwerte der solaren Leistung meist nur an Sommertagen bei klarem Himmel erreicht werden. Durch die hohen Temperaturen, die durch die Einstrahlung in den Solarzellen erreicht werden, nimmt jedoch wiederum der Wirkungsgrad der Photovoltaikmodule ab. Im Hochsommer kann so der Wirkungsgrad der Module sinken, wodurch auch die tatsächliche Leistung reduziert wird.

• Wirkungsgrad: Als Wirkungsgrad wird das Verhältnis von eingesetzter zu nutzbarer Energie bezeichnet. Der Wirkungsgrad von Solarzellen beträgt ungefähr 15 bis 25 % (je nach eingesetzter Technologie). Es wird weltweit an der Erhöhung des Wirkungsgrades von Solarzellen geforscht.

• Einspeisung: In Spitzenzeiten produziert eine private PV-Anlage oft mehr Strom, als sofort verbraucht werden kann. Wird dieser Strom nicht gespeichert, kann er vom erzeugenden Haushalt nach Abschluss eines Abnahmevertrags mit einem Energieversorger direkt ins Stromnetz eingespeist werden. Diese Einspeisung wird von Energieversorgungsunternehmen mit einem festgelegten Einspeisetarif pro eingespeiste Kilowattstunde (kWh) Strom vergütet. Es gibt auch die Möglichkeit, eine Energiegemeinschaft zu gründen und den produzierten Strom an andere Teilnehmende der Energiegemeinschaft (zum Beispiel die Nachbarn) zu verkaufen.

Die erzeugte Strommenge einer Photovoltaikanlage hängt von mehreren Faktoren ab, unter anderem von der Größe der Anlage, den Standortverhältnissen, der Neigung der Anlage und der Modultechnologie. Als Faustformel bietet sich jedoch die Berechnung über die Spitzenleistung der Anlage an. In Österreich ist für eine installierte Leistung von 1 kWp je nach Standort mit einem ungefähren Ertrag von 900 bis 1.100 kWh Strom pro Jahr zu rechnen.

Die erbrachte Leistung einer PV-Anlage hängt unter anderem von der korrekten Planung ab. Dimensionierung, Wetterverhältnisse, Ausrichtung und genutzte Solarmodultechnologie nehmen direkt Einfluss auf ihr Ertragspotenzial. Bei der Abschätzung dieser Faktoren unterstützt der klimaktiv Photovoltaikrechner.

Folgende Rahmenbedingungen werden oft berücksichtigt und sollen hier kurz erläutert werden.

• Ausrichtung und Neigung haben Einfluss auf den Ertrag der PV-Anlage. Für einen möglichst hohen Ertrag sollte die PV-Anlage in einem Winkel von 30 bis 40 ° gegen Süden ausgerichtet sein. Allerdings kann auch eine Ost-West-Ausrichtung sinnvoll sein, da in den meisten Haushalten besonders in den Morgen- und Abendstunden viel Strom benötigt wird. Eine nicht optimale Ausrichtung der Anlage (zum Beispiel auf bereits vorhandenen Dachflächen) führt jedoch nicht zwangsläufig zu großen Einbußen in der Stromproduktion.

• Die Stärke der Globalstrahlung nimmt Einfluss auf den potenziellen Ertrag einer PV-Anlage. Die Globalstrahlung ist die Summe von direkter und diffuser Sonnenstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Der Wert der Globalstrahlung unterscheidet sich weltweit stark und ist beispielsweise in großen Teilen Italiens durchschnittlich höher als in Österreich.

• Schmutzablagerungen und Beschädigungen wirken sich negativ auf den Ertrag der Anlage aus. Daher sollte eine regelmäßige Wartung und Reinigung der Anlage durchgeführt werden.

Produktion und Verbrauch von Solarstrom treten nicht unbedingt gleichzeitig auf. Oft besteht hoher Strombedarf zu Zeiten, zu denen die Anlage keinen Strom produzieren kann, beispielsweise abends. Durch die Kombination der PV-Anlage mit nachgeschalteten Technologien wie Speicherlösungen, Wärmepumpen oder E-Mobilität lässt sich das teilweise ausgleichen.

• Kombination mit E-Mobilität: PV-Anlagen produzieren erneuerbaren Strom für das Stromnetz oder zur eigenen Verwendung. Immer mehr österreichische Haushalte setzen auf E-Mobilität als strombasierte Technologie zur Fortbewegung. Das Laden von E-Autos mit Strom erfolgt im Haushalt üblicherweise über sogenannte Wallboxen, E-Roller lassen sich teilweise auch über haushaltsübliche Steckdosen laden. Die Kosten für konventionelle Treibstoffe entfallen dadurch komplett, wodurch Unabhängigkeit von steigenden Treibstoffpreisen erreicht wird. Durch das Laden von E-Fahrzeugen bei Sonnenschein erhöht sich zudem der Eigenverbrauch des selbst erzeugten, erneuerbaren Stroms aus PV-Anlagen im Haushalt. Damit wird das öffentliche Stromnetz weniger stark belastet. Zusätzlich lässt sich das Laden von E-Fahrzeugen gut mit Stromspeichertechnologien kombinieren.

• Kombination mit Speichertechnologie: Überschüssiger Strom, beispielsweise bei Leistungsspitzen, kann mittels eines Batteriespeichers gespeichert werden. Er kann dann zu Zeiten geringer Produktion genutzt werden, wodurch weniger Strom aus dem Netz bezogen werden muss. Welche Speichergröße sinnvoll ist, hängt sowohl von der Produktionskapazität der PV-Anlage als auch vom Verhalten der Verbraucher:innen im Haushalt ab.

• Kombination mit Wärmepumpe: Der Solarstrom lässt sich direkt zum Betrieb einer Wärmepumpe nutzen. Dadurch kann aus eigener Stromproduktion Wärme, Kälte oder Warmwasser bereitgestellt werden. Diese können direkt im Haushalt genutzt oder in einem Pufferspeicher gespeichert werden. Bei geringer Stromproduktion durch die PV-Anlage kann die Wärmepumpe durch gespeicherten Strom oder Netzstrom betrieben werden.

• Kombination mit intelligenten Energiemanagementsystemen: Durch Automatisierungen, in Form eines Energiemanagementsystems, lassen sich energieintensive, nicht zeitpunktgebundene Prozesse im Haushalt, beispielsweise der Spülgang einer Waschmaschine oder eines Geschirrspülers, zu Zeitpunkten hoher Stromproduktion (etwa mittags) durchführen. Ein intelligentes Energiemanagementsystem lässt sich mit geringem Investitionsaufwand installieren und kann den Eigenverbrauchsanteil der PV-Anlage erhöhen.

Die Kosten für die Installation einer Anlage variieren abhängig von mehreren Faktoren:

• Komponenten: Die Art der gewählten PV-Module und anderer benötigter Komponenten wie Wechselrichter und Verkabelung wirken sich auf den Preis der Anlage aus. Auch der Einbau von Mess- und Regelsystemen verursacht Kosten. Durch die Nutzung einer Speichertechnologie oder die Kombination mit anderen Technologien entstehen weitere Kosten.

• Größe der Anlage: Eine größere Anlage ist grundsätzlich mit höheren Investitionskosten verbunden. Meist sinken jedoch die Kosten pro kWp mit zunehmender Anlagengröße.

• Montage: Eine PV-Anlage kann beispielsweise auf dem Dach, freistehend auf einer Grünfläche oder direkt an der Fassade als Gestaltungselement installiert werden. Zur Montage wird eine Unterkonstruktion oder eine andere Art der Anbringung benötigt. Die Kosten für die Montage sind stark abhängig vom Typ der Anlage und der Montageart. 

• Wartung: Zum Erhalt der Leistung und Sicherheit einer PV-Anlage sollte diese regelmäßig gewartet und gereinigt werden. Hier entstehen, speziell bei großen Anlagen, regelmäßige Kosten.

Die durchschnittliche Lebensdauer einer PV-Anlage kann mit 20 bis 25 Jahren angegeben werden. Es gibt jedoch PV-Anlagen, die nach 40 Jahren noch in Betrieb sind. Es gilt zu beachten, dass die verschiedenen Komponenten der Anlage eine unterschiedliche Lebensdauer haben können. So kann es nötig sein, zwischenzeitlich den Wechselrichter auszutauschen, den Korrosionsschutz der Montagesysteme oder die Kabel zu erneuern. Die PV-Anlage selbst ist je nach Modulart einem zeitlichen Leistungsverlust ausgesetzt. Herstellerseitig wird jedoch oft eine bestimmte Leistung über die Lebensdauer garantiert. Üblich ist eine Leistungsgarantie von 90 % über die ersten 10 Jahre, danach 80 % für die nächsten 10 bis 15 Jahre. Zusätzlich bieten viele Anlagenhersteller freiwillige Garantiezeiträume auf die bereitgestellten PV-Module von bis zu 30 Jahren.

Um erneuerbaren Strom aus PV-Anlagen optimal nutzen zu können, ist ein gut ausgebautes Stromnetz notwendig. Anders als bei konventionellen Energieträgern erfolgt die PV-Stromerzeugung dezentral. Das bedeutet, dass die Energie nicht in einem einzigen großen Kraftwerk erzeugt und über das Stromnetz an die Verbraucher:innen verteilt wird, sondern von vielen, unterschiedlich großen Anlagen erzeugt und in das vorhandene Stromnetz eingespeist wird. Danach wird der Strom an die Verbraucher:innen verteilt. Das Stromnetz muss in der Lage sein, mit dieser dezentral aufgebauten Struktur umzugehen. 

Eine weitere Herausforderung für das Stromnetz stellt die Bewältigung der Schwankungen in der PV-Energieerzeugung dar: An bewölkten Tagen wird viel weniger Strom erzeugt als an sonnigen Tagen. Zu Mittag ist die Stromerzeugung aus PV-Anlagen in der Regel am höchsten. Das Stromnetz muss in der Lage sein, solche Schwankungen auszugleichen. Der Ausbau des bestehenden Stromnetzes ist eine Möglichkeit, um Leistungsbeschränkungen zu vermeiden und den Ausbau der PV-Stromproduktion weiter voranzutreiben. Auch der Einsatz von Batteriespeichern ist eine sinnvolle Lösung, um die mittags erzeugten PV-Strommengen kurzfristig zu speichern und dann zu verbrauchen, wenn der Strom in Haushalten benötigt wird, insbesondere in den Abendstunden.

Treibhausgase entstehen vor allem bei Verbrennungsprozessen. Werden Erdöl, Kohle oder Erdgas zur Erzeugung von Strom in Kraftwerken eingesetzt (verbrannt), gelangen große Mengen Kohlenstoff in Form von klimaschädlichem CO₂ in die Atmosphäre, die vorher in geologischen Strukturen langfristig gespeichert waren. CO₂ ist mit Abstand das wichtigste Treibhausgas und heizt unser Klima immer weiter auf.

Die Nutzung von erneuerbaren Ressourcen wie Sonne, Wasser, Umgebungswärme, Wind und Biomasse führt hingegen nicht zu mehr CO2 in der Atmosphäre. Zwar entstehen bei der Herstellung und beim Transport der PV-Anlage geringe CO2-Emissionen. Diese fallen in einer Betrachtung des gesamten Lebenszyklus einer Anlage jedoch nicht ins Gewicht. Im Betrieb sind PV-Anlagen vollständig emissionsfrei. Somit ist die PV-Stromproduktion ein wichtiger Baustein zur Erreichung der Klimaneutralität.