Der Ausbau der Solarenergie schreitet in deutschen Städten voran. Photovoltaik-Module wandeln eingestrahlte Sonnenenergie mit Wirkungsgraden von über 20 bis nahe 30 Prozent in Strom um. Die Erträge schwanken im Jahresverlauf. Im Winterhalbjahr sinkt die Produktion deutlich, bleibt aber nutzbar. In Städten mit großen Dachflächen entstehen dadurch messbare Potenziale, die auch vor dem Hintergrund steigender Energiekosten relevant sind, mehr hier.
Inhaltsverzeichnis
- Leipzig und Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.
- Photovoltaik und Nutzungskonzepte
- PVT Kollektoren und Sunmaxx
- Module, Technik und Flächen
- Floating PV und Tagebauseen Perez und Schleenhain
Leipzig und Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V.
Die Stadt Leipzig verfügt über zahlreiche geeignete Dächer. Statik, Auflager, Neigung, Ausrichtung und Verschattung bestimmen die Eignung. Im Auftrag der Stadt erstellte die Forschungsstelle für Energiewirtschaft e.V. eine Studie zum Potenzial von Solarthermie und Photovoltaik. Sie liegt seit November 2023 vor.
Untersucht wurden Dach- und Freiflächen. Bewertet wurden technische und wirtschaftliche Kriterien. Dazu zählen Verschattung, Denkmalschutz, Flächenverfügbarkeit, Fernwärmeanschlüsse und Raumwiderstände. Auf dieser Basis entstand ein stadtweites Solarkataster. Es unterscheidet PV und Solarthermie und benennt Maßnahmen für Dachnutzung, Dachpachtmodelle, Quartierslösungen und Contracting. Die Ergebnisse stehen im Zusammenhang mit der kommunalen Energiewende, siehe hier.
Photovoltaik und Nutzungskonzepte
Photovoltaik dient mehreren Zwecken. Sie wird zur Eigenstromnutzung, für Wärmepumpen, Elektromobilität, Zwischenspeicherung und zur Netzeinspeisung eingesetzt. In Kombination mit Wärmepumpen unterstützt PV die dezentrale Wärmeerzeugung. Das betrifft vor allem Einfamilienhäuser.
Für Mehrfamilienhäuser bestehen Einspeisepotenziale, abhängig von der Dachgröße. Mieterstrommodelle verteilen Eigenstrom an Nutzer. Anbieter sind unter anderem die SMP Solar Energy GmbH sowie enpal aus Berlin. Geeignet sind Dächer von Schulen und Verwaltungsgebäuden. Ebenso Parkplätze, Einkaufsflächen und gewerbliche Dächer, was die städtische Strategie ergänzt, Solarwärme gezielt auszubauen.
- Eigenverbrauch steigert die Wirtschaftlichkeit
- Batteriespeicher erhöhen die Autarkie
- Das Stromnetz wird entlastet
PVT Kollektoren und Sunmaxx
Neben klassischer PV existieren hybride Systeme. Photo-Voltaik-Thermie-Kollektoren erzeugen gleichzeitig Strom und Wärme. In Verbindung mit Wärmepumpen entsteht ein hocheffizientes Heizsystem. Diese Technik eignet sich besonders für Gebäude mit hohem Warmwasserbedarf im Sommer.
PVT-Module werden in Sachsen gefertigt. Hersteller ist die Firma Sunmaxx in Ottendorf-Okrilla bei Dresden. Solarthermische Kollektoren dienen primär der Warmwassererzeugung. Sie liefern vor allem in den Sommermonaten Energie für Mehrfamilienhäuser, Hotels, Sporteinrichtungen sowie Gewerbe und Industrie. Wärme kann in saisonalen Großspeichern oder Kavernen zwischengespeichert werden.
Module, Technik und Flächen
Die Modultechnik ist vielfältig. Glas-Folie-Module wiegen 16 bis 22 Kilogramm, Glas-Glas-Module 20 bis 26 Kilogramm pro Einheit. Durchschnittlich entstehen 11 Kilogramm pro Quadratmeter, Glas-Glas-Varianten liegen bei 13 Kilogramm. Halbzellen reagieren besser auf Verschattung.
Weitere Typen ergänzen das Angebot. Dünnschichtmodule sind leicht und flexibel, haben jedoch geringe Wirkungsgrade. Dickschichtmodule nutzen meist monokristalline Zellen. Der heutige Zellwirkungsgrad liegt bei über 20 bis 25 Prozent. Marktreif sind bifaziale, HJT-, PERC- und TOPCon-Zellen. In der Forschung befinden sich Tandem- und Perowskit-Zellen mit Zielwerten um 30 Prozent.
Balkonsolaranlagen speisen direkt in Wohnungsnetze ein. Seit Mai 2024 ist die Leistung auf maximal 800 Watt begrenzt. Agri-PV-Anlagen benötigen meist mehr als 3.000 Quadratmeter. Sie sind hochaufgeständert und landwirtschaftlich nutzbar. Wichtige Faktoren sind die Entfernung zu Netzeinspeisepunkten.
Floating PV und Tagebauseen Perez und Schleenhain
Schwimmende Photovoltaik ist eine junge Technologie. In Deutschland existieren bislang nur wenige Floating-PV-Anlagen. Die Auswirkungen auf Natur und Landschaft sind kaum erforscht.
Das Wasserhaushaltsgesetz regelt den Einsatz. Erlaubt sind Anlagen nur auf künstlichen oder stark veränderten Gewässern. Maximal 15 Prozent der Wasserfläche dürfen bedeckt werden. Der Mindestabstand zum Ufer beträgt 40 Meter.
Als mögliche Studienobjekte gelten die künftigen Tagebauseen Perez und Schleenhain. Der erzeugte Strom oder die Wärme müsste an Land geführt werden. Eine Weiterleitung ins Stromnetz, in Nah- oder Fernwärmenetze oder zur Wasserstofferzeugung ist vorgesehen.
FAQ
Was ist Photovoltaik?
Photovoltaik ist eine Technologie, bei der eingestrahlte Sonnenenergie mithilfe von Solarmodulen direkt in elektrischen Strom umgewandelt wird.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad moderner PV-Module?
Der Wirkungsgrad moderner Photovoltaik-Module liegt heute bei über 20 Prozent und erreicht je nach Technologie Werte von bis zu rund 30 Prozent.
Warum ist Leipzig für Solarenergie geeignet?
Leipzig verfügt über zahlreiche Dach- und Freiflächen, die aufgrund von Statik, Ausrichtung und Flächenverfügbarkeit technisch und wirtschaftlich für Solarenergie nutzbar sind.
Was ist ein Solarkataster?
Ein Solarkataster ist eine digitale Übersicht, die geeignete Dach- und Freiflächen für Photovoltaik und Solarthermie bewertet und konkrete Nutzungsmöglichkeiten aufzeigt.
Wofür wird Photovoltaik-Strom hauptsächlich genutzt?
Photovoltaik-Strom wird zur Eigenstromnutzung, für Wärmepumpen, Elektromobilität, Batteriespeicherung sowie zur Einspeisung in das Stromnetz eingesetzt.
Was sind Mieterstrommodelle?
Mieterstrommodelle ermöglichen es, lokal erzeugten Solarstrom direkt an Mieter und Nutzer eines Gebäudes zu verteilen.
Was sind PVT-Kollektoren?
PVT-Kollektoren sind Hybridmodule, die gleichzeitig Strom und Wärme aus Sonnenenergie erzeugen und häufig mit Wärmepumpen kombiniert werden.
Für welche Gebäude eignen sich PVT-Module besonders?
PVT-Module eignen sich besonders für Gebäude und Anlagen mit hohem Warmwasserbedarf, vor allem in den Sommermonaten.
Welche Unterschiede gibt es bei PV-Modulen?
PV-Module unterscheiden sich unter anderem in Aufbau, Gewicht, Lebensdauer und Wirkungsgrad, etwa zwischen Glas-Folie-, Glas-Glas- oder Dünnschichtmodulen.
Was sind Balkonsolaranlagen?
Balkonsolaranlagen sind kleine Photovoltaik-Anlagen, die in Wohnungen installiert werden und seit Mai 2024 eine maximale Leistung von 800 Watt einspeisen dürfen.
Was versteht man unter Agri-PV?
Agri-PV bezeichnet hochaufgeständerte Photovoltaik-Anlagen auf landwirtschaftlichen Flächen, die eine gleichzeitige Nutzung für Stromerzeugung und Landwirtschaft ermöglichen.
Was sind Floating-PV-Anlagen?
Floating-PV-Anlagen sind schwimmende Photovoltaik-Systeme, die auf Wasserflächen installiert werden und in Deutschland nur unter strengen gesetzlichen Vorgaben erlaubt sind.
Quelle: LEPZIGER ZEITUNG, MILEKCORP