Ein Kraftwerk auf dem Dach

Die Zahlen übertreffen unsere Vorstellungskraft: Die Sonne schickt im Jahr 10'000-mal mehr Energie zur Erde, als die Menschheit im gleichen Zeitraum verbraucht. Knapp eine Stunde ihrer Einstrahlung entspricht dem jährlichen Energiebedarf der Weltbevölkerung.

Unser Zentralgestirn ist ein gigantisches natürliches Energiekraftwerk, das gemäss Schätzungen von Astronomen noch rund 4,6 Milliarden Jahre lang existieren wird.Die Kraft der Sonne beeindruckt die Menschen seit Urzeiten. Von den Ägyptern bis in die Neuzeit existierte ein mehr oder weniger ausgeprägter Sonnenkult. Auch erste Formen der Nutzung von Sonnenenergie sind bereits seit der Antike bekannt – etwa in Form von Hohl- und Brennspiegeln.

Die heutige Solararchitektur knüpft an die Tradition der passiven Sonnenenergienutzung der Antike an. Die Umwandlung in thermische Energie, also Wärme, zählt zu den weltweit meistverbreiteten technischen Nutzungen. Dabei wird die Sonnenenergie in Kollektoranlagen eingefangen, um beispielsweise Warmwasser für den Haushalt aufzubereiten.

Doch Solarenergie kann mehr als nur heizen. Dank der Fotovoltaik ist es möglich, aus der Energie der Sonne Strom zu gewinnen. Seit rund 20 Jahren setzen immer mehr Hausbesitzer auf diese nachhaltige Form der Energieerzeugung. Etwa Ion Karagounis, der vor vier Jahren auf dem Dach seines frisch sanierten Einfamilienhauses in Feuerthalen ZH eine 26 Quadratmeter grosse Fotovoltaikanlage installieren liess – Kostenpunkt: 45'000 Franken. «Die Investition hat sich gelohnt», sagt Karagounis. Wie prognostiziert, liefere die Anlage jährlich rund 4200 Kilowattstunden (kWh) Strom. Das entspricht dem durchschnittlichen Stromverbrauch eines Vierpersonenhaushalts pro Jahr – ohne Warmwassererwärmung.

Seinen Solarstrom speist Karagounis ins öffentliche Stromnetz ein. Dafür erhält er die sogenannte kostendeckende Einspeisevergütung vom Bund (siehe «Fotovoltaik», unten). Dank dem Zusatzbetrag wird die Investition in die Anlage nach 20 Jahren amortisiert sein. «Da die Lebensdauer einer Solaranlage aber etwa 25 bis 30 Jahre beträgt, ist sogar eine kleine Kapitalrendite möglich – neben dem positiven Effekt für die Umwelt», wie Karagounis betont.

Was passiert in einer Fotovoltaikanlage? Die einfallende Sonnenstrahlung erzeugt im Halbleitermaterial von Solarzellen elektrischen Gleichstrom. Mehrere Solarzellen zusammen ergeben ein Solarmodul, das üblicherweise eine Fläche von 0,5 bis zwei Quadratmetern aufweist. Eine Fotovoltaikanlage besteht meist aus mehreren Modulen. Der Stromertrag pro Quadratmeter Solarzelle beträgt in der Schweiz zwischen 140 kWh pro Jahr im Mittelland und 170 kWh pro Jahr im Tessin und in den Alpen.

Es gibt zwei Typen von Solarzellen: kristalline Solarzellen und Dünnschichtzellen. Die kristallinen Zellen haben einen Marktanteil von über 90 Prozent. Bei den Dünnschichtzellen handelt es sich um grossflächige Beschichtungen, deren Wirkungsgrad jedoch deutlich kleiner (unter 100 kWh pro Quadratmeter und Jahr) ist als derjenige der kristallinen Zellen. Dafür sind Dünnschichtzellen günstiger.

Weil Solarzellen Gleichstrom erzeugen, unser System aber auf Wechselstrom basiert, lässt sich der Solarstrom nur begrenzt direkt nutzen – etwa in einer sogenannten Inselanlage. Üblicherweise besitzen Fotovoltaikanlagen einen Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Dieser lässt sich dann ins Netz einspeisen und über einen Stromanbieter verkaufen. Um Solarmodule auf dem Dach oder an der Hausfassade zu befestigen, braucht es eine Unterkonstruktion. Achten Sie darauf, dass sich der tragende Gebäudeteil in einem guten Zustand befindet.

Idealerweise sind die Solarmodule nach Süden ausgerichtet und um etwa 30 Grad geneigt. Der Einfluss der Neigung und der Ausrichtung nach Süden ist allerdings relativ moderat: Tests haben ergeben, dass eine Ausrichtung nach Westen nur rund 15 Prozent Ertragseinbusse zur Folge hat. Entscheidend ist, dass die Module nicht durch Bäume oder Gebäude beschattet werden. Sind alle Voraussetzungen erfüllt, lassen sich Solarzellen meist problemlos in Dächer und Fassaden integrieren.

Für den Bau von Fotovoltaikanlagen ist oft eine Bewilligung erforderlich. Installiert man die Anlage nicht auf einem denkmalgeschützten Gebäude, steht einer Baubewilligung meist nichts im Weg. Auch für geschützte Gebäude sind unauffällige Solarmodule erhältlich, etwa Solarziegel. In vielen Kantonen können Hauseigentümer die Investitionskosten für eine Solaranlage von den Steuern abziehen und teilweise durch Fördergelder abdecken. Erhalten die Anlagenbetreiber für ihren Strom dann noch die kostendeckende Einspeisevergütung oder lässt sich der Strom an der Solarstrombörse verkaufen, lohnt sich das Ganze nicht nur für die Umwelt, sondern auch fürs Portemonnaie.