Photovoltaik Lösungen - Anwendungen und Technologien

Bild: Eine moderne Solaranlage — Eine herkömmliche PV-Aufdach-Anlage

Mit dem Begriff Photovoltaik (kurz: PV) bezeichnet man alle Anlagen, die mit Hilfe der Sonne Strom gewinnen können. Dabei ist vermutlich die bekannteste Möglichkeit zur Speicherung der Sonnenenergie eine PV-Anlage auf dem Hausdach.

Doch auch Solarfassaden, Indach-Solaranlagen oder Solarziegel können gut genutzt werden, um den eigenen Strombedarf zu deckeln. Welche Photovoltaik Lösung ist die beste für Ihr Zuhause?

Erhalten Sie im Folgenden einen Überblick über die gängigen PV-Anlagen fürs Eigenheim. Lernen Sie die Unterschiede kennen und finden Sie genau die passende Lösung für Ihr Bauprojekt.

Allgemeines über Photovoltaik Lösungen

Bild: Ein Solateur während des Einbaus einer PV-Anlage — Montage einer Aufdach-PV-Anlage

Die erste Photovoltaik-Anlage ging 1982 in der Schweiz ans Netz. Heute hängt die Schweiz zwar hinterher, aber macht kontinuierliche Fortschritte und spätestens mit den immer günstiger werdenden Stromspeichern erhält der PV-Markt in der Schweiz neuen Aufwind.

Heutzutage haben Sie mehrere Möglichkeiten zur Auswahl, um im Eigenheim den eigenen Strom zu erwirtschaften. Dabei lässt sich das Prinzip der PV-Anlage vereinfacht wie folgt zusammenfassen: Sonnenstrahlen treffen auf die Oberfläche der PV-Module und erzeugen unter bestimmten physikalischen Voraussetzungen Strom.

Der Klassiker ist eine Aufdach-PV-Anlage. In dieser PV-Lösung liegen die Photovoltaik-Module, welche die Sonnenstrahlen aufnehmen, auf einer Unterkonstruktion auf dem Hausdach und oberhalb der Dachziegel. Diese Art der Montage zeichnet sich durch verhältnissmässig geringe Kosten und einen einfachen Einbau aus. Dementsprechend beliebt ist die Aufdach-PV-Anlage rund um das Eigenheim.

Momentan im Trend sind sogenannte Indach-PV-Anlagen. Hier werden die PV-Module nicht auf dem Dach montiert, sondern im Dachbild integriert. Die PV-Module erfüllen in diesem Fall nicht nur die Aufgabe der Aufnahme der Sonnenstrahlen, sondern fungieren auch als Dachziegel. Weitere Beispiele für moderne PV-Lösungen sind Solarziegel oder auch Solarfassaden.

Bei allen genannten Photovoltaik-Anlagen können unter entsprechenden Voraussetzungen hohe Erträge erreicht werden. Dabei sind einige Faktoren besonders relevant für die Leistung der Anlage: Die Dachausrichtung und –Neigung, der PV-Modul-Typ, die Grösse der Dachfläche und letztlich auch ein ordungsgemässer Einbau.

Photovoltaik-Lösung	Eigenschaften	Kostenbeispiel (10 kWp) ohne Förderung
Aufdach-PV-Anlage	Die PV-Module werden auf einer Unterkonstruktion oberhalb der Dachziegeln befestigt	CHF 31'800
	Verhältnismässig kostengünstig
	Einfache Montage
Indach-PV-Anlage	Die PV-Module werden im Dachbild integriert und erfüllen auch die Aufgabe der Dachziegel	CHF 50'800
	Hochwertige Optik, fügt sich nahtlos dem restlichen Dachbild
	Aufwendige Montage, nur bei Neubau oder in Kombination mit Dachsanierung sinnvoll
Solarziegel	Spezielle Ausführung einer Indach-PV-Anlage	CHF 52'000
	Die Ziegel werden direkt im Dach befestigt
	Exklusive Formen und individuelle Gestaltungswünsche möglich
Solarfassade	Wird nicht auf dem Dach befestigt, sondern senkrecht an einer Aussenwand	CHF 36'650
	Der Einbau kann mit einer Sanierung der Aussendämmung kombiniert werden
	Hoher Ertrag bei tiefstehender Sonne

Bauteileübersicht einer PV-Anlage

Damit die Energie der Sonne überhaupt genutzt werden kann, werden verschiedene Komponenten benötigt: PV-Module, ein Wechselrichter und ein Stromspeicher (optional). Die PV-Module sorgen dafür, dass die Sonnenenergie aufgefangen werden kann. Die Module werden allerdings nicht einfach lose auf das Dach gelegt, sondern in einer Art Gestell befestigt - die Indach-Solaranlage und Solarziegel bilden in diesem Zusammenhang eine Ausnahme.

Da eine PV-Anlage ausschliesslich Gleichstrom produziert, benötigen Sie noch einen Wechselrichter. Dieser wandelt den produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um und ermöglicht so eine Nutzung des Stroms im Haushalt oder für die Einspeisung beim lokalen Energieanbieter. Zusätzlich optimieren können Sie Ihre PV-Anlage mit einem Stromspeicher. Dieser ermöglicht den tagaus produzierten Strom auch in der Nacht zu nutzen.

Dadurch können Sie die fehlenden Sonnenstrahlen am Abend ausgleichen und das Eigenheim den gesamten Tag mit dem eigenen Strom betreiben. Eine weitere Möglichkeit zur Optimierung des Eigenverbrauchs ist eine Steuerung zur Regulierung und Überwachung der Energieflüsse im Eigenheim. Außerdem können Miter und Vermieter einen sogenannte «Zusammenschluss zum Eigenverbrauch» gründen. Weitere Informationen zur Optimierung des Eigenverbrauchs können Sie auch hier nachlesen.

Bauteil PV-Anlage	Eigenschaft	Kosten in CHF
PV-Module	Sonnenlicht trifft auf die Oberfläche der PV-Module und erwirtschaftet vereinfacht zusammengefasst Strom	CHF 7'200 - 9'000
Wechselrichter	Eine PV-Anlage produziert immer Gleichstrom, für das Eigenheim wird aber Wechselstrom benötigt. Der Wechselrichter wandelt den Strom um	CHF 3'400 - 4'250
Stromspeicher	Zusätzliche Optimierungsmöglichkeit, um die Energiegewinnung zu erhöhen	CHF 10'000 - 13'000
Montagesystem	Je nach Anlagen-Art wird ein unterschiedliches Montagesystem verwenden, um die Ausrichtung und Neigung der Anlage zu optimieren	CHF 1'800 - 2'250
Intelligente Steuerung	Eine Steuerung hat das Ziel der Eigenverbrauchsoptimierung und kann gleichzeitig zur Anlagenüberwachung und -steuerung eingesetzt werden	CHF 2'000 - 3'000

Anwendungsbereiche der PV-Lösungen

Die Entscheidung für eine der verschiedenen PV-Lösungen ist vor allem an den Dachtyp und die Art des Einbaus gekoppelt. Bei einem Neubau stehen Ihnen grundsätzlich alle PV-Lösungen zur Verfügung. Dabei sind die Indach-Anlagen sehr beliebt, da Sie die Dacheindeckung mit dem Einbau der PV-Anlage kombinieren können und sich so die Kosten nur begrenzt erhöhen. Auch im Denkmalschutz, wo Aufdach-Anlagen meist verboten sind, können Indach-PV-Anlagen eine sinnvolle Investition sein.

Im Altbau ist der Einbau von Indach-PV-Anlagen hingegen mit einem hohen Aufwand verbunden. Hier macht dieser Einbau eigentlich nur Sinn, wenn das Projekt mit einer Dach-Neueindeckung kombiniert wird. Ansonsten sind Aufdach-Anlagen für den Altbau kostengünstiger und mit ähnlich hohen Erträgen die bessere Wahl. Allerdings müssen Sie in diesem Fall Abstriche in Hinblick auf die Optik der Anlage machen.

PV-Lösungen	Anwendungsbereich	Vorteil
Aufdach-Anlage	Altbau	Die Anlage kann direkt auf dem alten Hausdach befestigt werden
	Dächern mit abgerundeten Dachflächen oder Blenddächer	Bei diesen Dacharten ist eigentlich nur eine Aufdach-Anlage möglich
	Sanierung	Eine Aufdach-Anlage ist eher zu empfehlen, wenn in den nächsten Jahren keine Dachsanierung ansteht
Indach-Solaranlage	Neubau	Bei Neubauten können Sie die Dacheindeckung mit dem Einbau einer Indach-Solaranlage kombinieren und so Kosten sparen
	Sanierung	Kann gut mit einer Dachsanierung kombiniert werden (Schrägdach), da keine doppelten Kosten für Dachziegel und Dachdecker entstehen
	Denkmalschutz	In denkmalgeschützten Gebäuden sind Aufdach-Anlagen oft verboten, sodass die Indach-Anlage zur einzigen Möglichkeit werden
Solarfassade	Altbau	Die Module werden in der Regel vor der Wand befestigt und können so Wandelemente wie Glas und Metall ersetzen.
	Neubau	Harmonische Integration in die Gebäudehülle möglich und individuelle Gestaltungsmöglichkeiten
	Dachausrichtung	Die Solarfassade ist nicht angewiesen auf die Ausrichtung des Daches und kann so auch in den Abendstunden noch Strom produzieren

PV-Module

Bild: Ein PV-Modul während des Einbaus — Ein monokristallines PV-Modul beim Einbau

Am besten verstehen Sie eine PV-Anlage als eigenes kleines Heimkraftwerk zur Produktion von Strom. Logischerweise können die Sonnenstrahlen ohne zusätzliche Komponenten nicht einfach von alleine aufgefangen werden. Dafür benötigen Sie einen Empfänger, welcher die Sonnenergie nutzbar macht. Diese Funktion übernehmen die PV-Module.

Die Module werden immer in einem Montagesystem integriert und nicht einfach nur auf dem Dach abgelegt. Dabei haben Sie die Wahl zwischen Einlegesysteme und Schraubsysteme, welche sich in der Installation und Befestigung unterscheiden. Ausserdem können Sie mit dem Unterbau der PV-Module auch die Neigung der PV-Module bestimmen, um die Sonneneinstrahlung gezielt abzufangen und den Ertrag der Anlage zu erhöhen - der Einstrahlwinkel der Sonne ändert sich je nach Tages- aber auch Jahreszeit und so kann mit dem Montagesystem die PV-Anlage gezielt auf die Lage des Hauses und der Sonneneinstrahlung angepasst werden.

Grundsätzlich ist der Aufbau der verschiedenen Module relativ ähnlich, es wird aber zwischen 4 grundlegenden Typen von Solar-Modulen unterschieden: Monokristalline und Polykristalline PV-Module, Dünnschicht-Module und CIGS-Module. Dabei unterscheiden sich die jeweiligen Module im Wirkungsgrad, Material, in der Optik und letztlich auch im Preis. Eine erste Übersicht der Modultypen finden Sie bereits in der folgenden Tabelle, weitere Informationen rund um die PV-Module können Sie hier nachlesen .

PV-Module	Eigenschaften	Wirkungsgrade	Material	Design	Preis (Pro Modul)
Monokristalline PV-Module	Herstellung mittels Siliziumschmelze mit hohen Wirkungsgraden	15 - 20 %	Grosse Siliziumkristalle	Dunkelblau, schwarz oder grau	ab CHF 250
Polykristalline PV-Module	Flüssiges Silizium wird in Blöcke gegossen und besonders für grosse Dachflächen oder Freilandanlagen geeignet	12 - 16 %	Viele kleine Siliziumkristalle	Blau oder silbergrau	ab CHF 200
Dünnschicht-PV-Module	Die Schichtdicke der Module beträgt nur etwa 1 Mikrometer und die Module sind verhältnismässig kostengünstig	6 - 10 %	Kristallinen Silizium, Cadmium-Tellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid	Rotbraun, dunkelgrün oder schwarz	ab CHF 250
CIGS-PV-Module	Die Module sind eine Weiterentwicklung der Dünnschicht-Module und erreichen bei schwierigen Lichtverhältnissen trotzdem hohe Leistungen	2 - 8 %	Verbindung aus Kupfer, Indium, Gallium, Schwefel und Selen	Unbedruckt oder in vielen Farbvarianten erhältlich	ab CHF 140

Indach-Solaranlage

Bild: Haus im Grünen mit Indach-PV — Indach-Photovoltaikanlage in der Schweiz

Wie es der Name schon vermuten lässt, werden Indach-Solaranlagen nicht wie bei herkömmlichen PV-Anlagen auf dem Dach (Aufdach-Solaranlage) installiert, sondern optisch ansprechend ins Dachbild integriert. Dementsprechend finden Indach-Solaranlagen besonders Anklang, wenn auf eine ästhetische Gebäudeoptik Wert gelegt wird, da sich die Indach-Solaranlage gut in das Gesamtbild einer Immobilie einfügt.

Die Solar-Module werden bei der Installation direkt im Dach integriert und für ein stimmiges Gesamtbild empfiehlt sich eine Eindeckung des gesamten Daches. Aber auch Sonderanfertigungen oder Einsparungen für das Dachfenster sind problemlos umsetzbar – es gibt inzwischen viele Möglichkeiten zur Individualisierung der Indach-Solarmodule.

Die Solarmodule ersetzen bei einer Indach-Solaranlage die Dachziegel und bilden die wasserdichte Aussenhaut des Daches. Dadurch wird die Anschaffung von Dachziegeln nicht mehr notwendig, da die Indach-Solarmodule die schützende Aufgabe der herkömmlichen Dacheindeckung übernehmen. Für das Material der Indach-Solaranlagen kommen im Regelfall zwei Varianten in Frage: Glas-Glas-Module oder Glas-Folien-Module.

Die Glas-Folien-Variante ist seit Langem der Standard, wird aber zusehend von den Glas-Glas-Modulen abgelöst. Bei dieser Variante werden die Solarzellen zwischen zwei Glasplatten eingeschlossen und sind verhältnismässig robust. Ausserdem haben Glas-Glas-Module eine Lebensdauer von 50 Jahren oder mehr. Weitere Informationen rund um die Indach-Solaranlage finden Sie hier.

Anwendungsbereiche	Eigenschaften	Vorteil
Altbau	Im Altbau ist eine Indach-Solaranlage in der Regel nur wirtschaftlich, wenn ohnehin eine Dachsanierung ansteht	Sie können die Kosten bei anstehenden Sanierungen miteinander kombinieren
Neubau	Im Neubau kann eine Indach-Solaranlage problemlos geplant und eine gute Leistung erreichen werden	Das Design der Indach-Solaranlage sieht im Neubau deutlich hochwertiger aus als herkömmliche Aufdach-Solaranlagen
Dachsanierung	Bei einer Dachsanierung kann die Dach-Neueindeckung mit dem Einbau einer Indach-Solaranlage kombiniert werden	Ist bereits eine Dachsanierung geplant, dann bleiben die Mehrkosten der Eindeckung inklusive Indach-Solaranlage moderat
Denkmalschutz	Die Indach-Solaranlage fügt sich nahtlos ins einheitliche Dachbild der restliche Häuser ein	Aufdach-PV-Anlagen sind im Denkmalschutz oft verboten und so können Indach-Anlagen zur einzigen Möglichkeit werden, eine PV-Anlage überhaupt zu installieren

Solarziegel

Die Solarziegel erfüllen gleich zwei zentrale Aufgaben: Sie sind zum einen als Module für die Photovoltaik-Anlage nutzbar, gleichzeitig fungieren Sie aber auch als Dachziegel. Dementsprechend sind die Solarziegel als eine spezielle Art der Indach-Photovoltaik-Anlage zu verstehen.

Im Gegensatz zu den klassischen Indach-Solarmodulen sind die Solarziegel allerdings deutlich kleiner - beträgt die Kantenlänge bei Indach-Solarmodulen meist über 1 Meter, orientieren sich Solarziegel an dem Standardmass für Systemziegel. Die Solarziegel werden auf einer Traglattung aus Holz befestigt und verlegt. Alternativ wäre auch ein Verbund aus normalen Dachziegeln und Solarziegeln denkbar.

Einen deutlichen Unterschied gibt es allerdings bei der Installation: Während Dachziegel einfach auf dem Dach-Unterbau befestigt, müssen die Solarziegel über Kabel-Steckverbindungen miteinander verbunden werden. Die Optik der Solarziegel ist im Auslieferungszustand oft in Terracotta-Farben, aber auch exklusive Formen und optische Gestaltungen können problemlos von einem Fachbetrieb umgesetzt werden.

Rechnen Sie bei Design-Wünschen allerdings mit einem entsprechenden Aufpreis von etwa CHF 60 mehr pro m². Insgesamt werden bei den Solarziegeln Materialkosten in Höhe von CHF 340 pro Modul fällig. Weitere Details rund um moderne Solarziegeln finden Sie hier.

Solarziegel-Eigenschaften	Details
Stromerzeugung	Mind. 80 % Leistung nach 20 Jahren
Lebensdauer	Etwa 40 Jahre
Hagelwiderstand	Mind. Hagelschutzklasse 3
Betriebstemperatur	-40 bis +85 Grad Celsius
Benötigte Fläche für 10 kWp	111 m²
Farbe	Beliebige Farbwahl aus der RAL-Farbpalette möglich

Solarfassade

Die Solarfassade wird im Fachjargon als BIPV (von englisch: building-integrated photovoltaic) bezeichnet und nicht auf dem Dach befestigt, sondern senkrecht am Gebäude. Die PV-Module können Stein und Putz an der Aussenfassade ersetzen und somit wird die Solarfassade überwiegend für die Gestaltung der Gebäudehülle verwendet.

Wichtig ist dabei zu beachten, dass sich die Fassade nicht im Schatten befindet, da sonst keine Stromproduktion zu erwarten ist. Die Leistung der Solarfassade erreicht im Vergleich etwa zwei Drittel der Gesamt-Leistung moderner Aufach- oder Indach-PV-Anlagen. Die Montage der Solarmodule wird bei einer Solarfassade direkt an der Aussenwand vorgenommen und es müssen einige Löcher zur Verankerung des Systems gebohrt werden.

Achten Sie bei der Befestigung Ihrer Solarfassade also auf die Dämmung der Hauswand, damit diese keinen Schaden nimmt. Besonders während einer Renovation kann die Solarfassade von Vorteil sein, da eine neue Fassadendämmung sich mit dem Wunsch der Solarfassade gut kombinieren lässt. Sie können somit zwei Investitionen mit einer Klappe schlagen und Ihre Fassade einfach mit den Solarmodulen verkleiden. Weitere Informationen rund um die Solarfassade, Kosten und Varianten erhalten Sie hier.

Vorteile

Ertrag im Winter durch tiefstehende Sonne höher

Schnee und Regen können der Solarfassade nichts anhaben

Individuelle Gestaltungsmöglichkeiten

Wirtschaftlich, wenn eine Gesamtsanierung ansteht

Optik der Fassade kann an die Solaranlage angepasst werden (Neubau)

Nachteile

Höhere Anschaffungskosten im Vergleich zur herkömmlichen Aufdach-PV-Anlage

Mehr Module werden für denselben Ertrag wie bei einer Aufdach-Anlage benötigt

Hohe Montagekosten

Wechselrichter

Der Wechselrichter sorgt im Zusammenspiel mit den PV-Modulen dafür, dass der produzierte Strom auch für den Eigenverbrauch nutzbar wird. Eine Solaranlage erwirtschaftet lediglich Gleichstrom, welcher aber vom Stromnetz nicht genutzt werden kann.

Dementsprechend benötigen Sie einen Wechselrichter, um den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und so die gespeicherte Sonnenergie auch für den Eigenverbrauch und der Einspeisung in öffentliche Stromnetze zu nutzen. Der Wirkungsgrad moderner Wechselrichter liegt bei etwa 99 %, was bedeutet, dass während der Umwandlung in Wechselstrom kaum Energie verloren geht.

Dabei unterscheiden sich die verschiedenen erhältlichen Wechselrichter in der Bauart und es sind grundsätzlich 3 Arten auf dem Markt vertreten: Multistring-Wechselrichter, Modul-Wechselrichter und Zentral-Wechselrichter. Allerdings ist der Wechselrichter im laufenden Betrieb der PV-Anlage einer konstant hohen Belastung ausgesetzt, wodurch die Haltbarkeit nur in sehr ausgewählten fällen auch der Lebensdauer der PV-Anlage entspricht.

Dabei halten PV-Anlagen im Durchschnitt etwa rund 25 Jahre, der Wechselrichter besitzt aber nur einen durchschnittlichen Garantiezeitraum von etwa 7 bis 10 Jahren. Ausserdem empfiehlt es sich, den Wechselrichter in kühlen Räumen aufzustellen, da eine zu hohe Umgebungstemperatur die Haltbarkeit des Wechselrichters um bis zu 50 % reduzieren kann. Weitere Informationen rund um den Wechselrichter können Sie hier nachlesen.

Arten-Wechselrichter	Eigenschaften
Multistring-Wechselrichter	Mehrere Stränge von in Reihe geschaltener PV-Module für 10 Kilowatt-Peak-Anlage
Modul-Wechselrichter	Der Wechselrichter wird direkt und nur an ein einzelnes Solar-Modul angeschlossen
Zentral-Wechselrichter	Wird nur für sehr grosse PV-Anlagen verwendet und steht in einem eigenen Technikraum

Unsere Empfehlung

Bild: Ein Solarteur während der Montage — Lohnt sich eine PV-Anlage?

Der Einbau einer PV-Anlage ist aus vielerlei Gründen eine gute Entscheidung. Sie können Ihren eigenen Öko-Strom nutzen und gleichzeitig sofort nach der Installation der PV-Anlage mit dem Sparen beginnen. Darüber hinaus werden die einzelnen Komponenten einer PV-Anlage zusehend kostengünstiger, Sie können von finanziellen Förderungen profitieren und bereits nach 10 bis 15 Jahren rentiert sich in den meisten Fällen der Kauf einer PV-Anlage.

Eine Aufdach-PV-Anlage empfiehlt sich bei vielen Altbauten, da die Anlage mit einer Unterkonstruktion direkt auf dem alten Hausdach befestigt werden kann und so verhältnismässig geringe Kosten entstehen. Im Neubau oder bei einer Dachsanierung sollten Sie eher eine Indach-Solaranlage wählen, da viele Arbeitsschritte miteinander kombiniert werden können und die Kosten nur geringfügig steigen. Die Solarfassade hat besonders Vorteile bei nur kleiner vorhandenen Dachfläche und kann gut mit der Fassadendämmung kombiniert werden.

Dabei profitieren Sie bei allen Varianten der PV-Anlage gleich doppelt: Sie können den eigens produzierten Strom nicht nur für den Eigenverbrauch nutzen, sondern auch den Überschuss in das öffentliche Stromnetz einspeisen und an den lokalen Energieversorger verkaufen. Bei optimaler Ausrichtung der PV-Anlage können Sie somit nicht nur Ihren eigenen Verbrauch decken, sondern zusätzlich mit dem Verkauf einen finanziellen Bonus erwirtschaften.

Unser Tipp: Zu viele Faktoren sind entscheidend für einen positiven Ertrag der Anlage und können kaum aus der Ferne diagnostiziert werden. Lassen Sie sich also am besten bei dem Wunsch nach einer Solaranlage von einem Solarteur beraten oder stellen Sie einfach eine kostenlose Anfrage.