Kategorie: Photovoltaik

Rezension: „Photovoltaik für Quereinsteiger“

Um was geht es?

Jürgen D. Henning erläutert in seinem Buch „Photovoltaik für Quereinsteiger“, wie man eine Photovoltaikanlage für den Eigenverbrauch plant und baut. Seine Beispiele reichen dabei von einer 2,2kW Anlage mit Netzumschaltung in Düsseldorf bis zur kompletten Eigenversorgung eines Häuschens in den andalusischen Bergen. Es werden alle relevanten Themen, wie Solarzellen, Laderegler, Wechselrichter, Batterien, Sicherungen und Blitzschutz ausführlich behandelt. Auf Formeln verzichtet der Autor weitestgehend, um das Buch für seine Leser zugänglicher zu machen.

Mein Eindruck

Durch den Verzicht auf Formeln lässt sich das Buch sehr gut lesen. Trotzdem hat es der Autor geschafft, mich mit einer Menge interessanter Informationen zu versorgen. Neue Informationen für mich persönlich fand ich dabei im Extrakapitel über Batterien und in den beiden Hauptkapiteln über Sicherungsautomaten und Blitzschutz.

Das Titelbild, auf dem ein Handy mit Solarstrom geladen wird, verdeutlicht sehr schön die Tatsache, dass sich Herr Henning mit kleinen Systemen für den Eigenverbrauch auseinandersetzt. In seinen Kalkulationen geht er auch meistens davon aus, dass man die Komponenten einer Anlage selbst bestellt und montiert. Die Kalkulationen finde ich dabei sehr hilfreich und sie können auch gut als Vorlage für eigene Rechnungen dienen.

Auf dem Einband wird mit Strom für den Eigenverbrauch geworben. Trotzdem fehlt mir persönlich ein wenig die Besprechung von Photovoltaikanlagen mit Netzeinspeisung, die ebenfalls hohe Eigenverbrauchsquoten erreichen können. Insbesondere auch am Anfang des Buches störten mich oft die Seitenhiebe des Autors auf Politik und Wirtschaft. Trotzdem hat die Qualität seiner fachlichen Ausführungen dafür gesorgt, dass ich nur schwer mit dem Lesen aufhören konnte.

Fazit

Wer eine kleine Photovoltaikanlage für den reinen Eigenverbrauch mit seinen eigenen Händen bauen möchte, findet in „Photovoltaik für Quereinsteiger“ den perfekten Ratgeber. Es werden Auslegung, Kalkulation und alles Wichtige für den Aufbau besprochen. Für Leser, die sich über die Planung und den Betrieb einer Anlage mit Netzeinspeisung informieren möchten, kann ich dieses Buch allerdings nicht empfehlen.

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Mit welcher Fläche könnte der deutsche Stromverbrauch aus Solarstrom gedeckt werden?

Ein Arbeitskollege äußerte neulich den Verdacht, dass womöglich die Fläche Deutschlands zur Deckung des deutschen Stromverbrauchs aus Solarstrom überhaupt nicht ausreicht. Das konnte ich zwar nicht glauben, aber durch Fakten widerlegen konnte ich seine These ad hoc auch nicht. Dadurch wurde mein Ehrgeiz geweckt, was zu einer kurzen abendlichen Überschlagsrechnung führte.

Schließlich konnte ich zeigen, dass bereits 2,6% der deutschen Landfläche ausreichen, um den deutschen Stromverbrauch aus Solarstrom zu decken. Die schwierigste Aufgabe besteht bei solchen Fragen meistens in der Suche nach vertrauenswürdigen Zahlen.

Deutscher Stromverbrauch

Solche volkswirtschaftlichen Daten findet man häufig beim Statistischen Bundesamt. Dort wird für 2016 vorläufig ein Verbrauch von etwa 592,7 TWh, also 592 700 000 000 kWh angegeben. Zum Vergleich: Mein eigener Stromverbrauch betrug im Jahr 2015 ca. 1200 kWh.

Flächennutzungsgrad

Bei dieser Freiflächenanlage mit aufgeständerten Photovoltaik-Modulen kann sehr schön der Schattenwurf und Abstand zur nächsten Modulreihe beobachtet werden.Solarmodule werden sehr gerne unter einem gewissen Winkel zur Erdoberfläche aufgestellt, um den Energieertrag pro Modul zu maximieren. Dadurch kommt es allerdings bei einer tiefer stehenden Sonne, was ziemlich oft der Fall ist, zur Verschattung der nächsten Modulreihe. Deshalb wird beispielsweise bei Flachdach- oder Freiflächenanlagen ein Abstand zwischen den Modulreihen gelassen. Dieser Abstand führt dazu, dass die gesamte Modulfläche meistens weniger als 50% der benutzten Landfläche ausmacht. Für meine Überschlagsrechnung werde ich einen Flächennutzungsgrad von 45% ansetzen, den auch Konrad Mertens in seinem Buch „Photovoltaik“ bei der Abschätzung des Potenzials von Freiflächenanlagen nutzt.

Stromertrag pro m² Modulfläche

Für diese Kennzahl musste das „Sunmodule Plus SW 300 mono“ des relativ bekannten deutschen Produzenten SolarWorld herhalten (ich hätte an dieser Stelle auch einen beliebigen anderen Hersteller wählen können). Das Modul mit den Abmessungen 1657×1001×33 mm³ liefert eine Maximalleistung von 300 Wp. Umgerechnet sind das 0,18 kWp pro m².

Und wie viele kWh erntet man jetzt mit einem kWp installierter Leistung? Freundlicherweise hostet der SFV eine Webseite mit Ertragsdaten von deutschen PV-Anlagen. In den Jahren 2001 bis 2016 wurden im Bundesdurchschnitt zwischen 800 und 1000 kWh pro installiertem kWp geerntet. Dass in den Jahren davor die 800 kWh/kWp Marke auch manchmal unterschritten wurde, zeigt sehr schön die Verbesserung des Wirkungsgrades von PV-Anlagen seit damals. Für die Überschlagsrechnung verwende ich einen konservativen Stromertrag von 800 kWh/kWp. Nutzt man das „SW 300“-Modul, erhält man pro Jahr somit einen Stromertrag von 144 kWh pro m² Modulfläche.

Überschlagsrechnung

Werfen wir die Zahlen nun zusammen. Pro m² Modulfläche erhalten wir im Jahr 144 kWh an elektrischer Energie. Bei einem Flächennutzungsgrad von 45% ergibt das aber nur 0,45⋅144=64,8 kWh elektrischer Energie pro m² Freilandfläche. Um den deutschen Stromverbrauch von 592,7 TWh im Jahr zu decken, braucht man also 592 700 000 000/64,8=9 150 000 000 m². Das sind umgerechnet 9150 km², ganz schön viel.

Aber es sind auch „nur“ 2,56% der deutschen Landfläche von rund 357 375 km². Zum Vergleich: In Deutschland haben wir Menschen bereits 5,5% der Landfläche versiegelt. Trotzdem würde die Fläche des Saarlandes von rund 2570 km² nicht zur Stromversorgung der Bundesrepublik ausreichen. Würden die Module in einem Quadrat gebaut werden, wäre dessen Kantenlänge immerhin 100 km. Also könnte ich dann 100 km weit fahren und um mich herum ausschließlich Solarmodule sehen. Das Quadrat sähe dann in etwa so aus:

In dieser politischen Karte Deutschlands markiert das blaue Quadrat mit einer Kantenlänge von 100km die Fläche von Solarmodulen, mit denen die Bundesrepublik ihren Strombedarf komplett selbst decken könnte.
In dieser politischen Karte Deutschlands markiert das blaue Quadrat die Fläche von Solarmodulen, mit denen die Bundesrepublik ihren Strombedarf komplett selbst decken könnte.
Autor: C. Busch, Hamburg (modifiziert durch J. Thewes)
Lizenz: CC BY-SA 3.0 (Kurzfassung)

Fazit

Also können wir festhalten, dass es theoretisch möglich wäre, den Stromverbrauch der Bundesrepublik ausschließlich mit Solarstrom aus dem eigenen Land zu decken. In der Praxis würde man aber keine einzelne zusammenhängende Fläche dafür verwenden, sondern viele verteilte Anlagen. Genau so, wie es im Rahmen der Energiewende bereits geschieht. Trotzdem hat unsere kleine Rechnung noch ein paar Lücken.

Um eine vollständige Energiewende zu vollziehen und keine fossilen oder nuklearen Energieträger mehr zu nutzen, müssen wir in Deutschland auch den Verkehr und die Wärmeversorgung umstellen. Dieser signifikante Energiebedarf ist noch nicht in unserer Rechnung enthalten. Auf der anderen Seite wäre es auch etwas kurzsichtig, ausschließlich Solarenergie zu verwenden. Schließlich haben wir besonders in Deutschland auch Zugang zu anderen erneuerbaren Energien wie zum Beispiel Wind- oder Wasserkraft.

In jedem Fall ist die Energiewende eine gewaltige Herausforderung und Solarstrom ist definitiv in der Lage, einen deutlichen Beitrag zur Erhaltung unserer Energieversorgung zu leisten.