Anwendung Photovoltaik

Jede Aussenfläche lässt sich zur Solarstromproduktion nutzen. In der Schweiz am meisten verbreitet sind Solaranlagen auf Dächern. Immer häufiger werden auch Fassaden genutzt oder auch unkonventionelle Flächen auf Lawinenverbauungen oder Schallschutzwänden. Seltener werden Freiflächenanlagen gebaut. 

Es gibt viele Wege, eine Solaranlage am Gebäude zu befestigen: 

• Indachanlagen: in das Dach integriert, als Teil der Gebäudehülle 
• Flachdachanlagen: ohne Dachdurchdringung auf das bestehende Flachdach montiert 
• Aufdachanlagen: auf das bestehende Schrägdach montiert 
• Fassadenanlagen: auf der Fassade montiert, in die Fassade integriert oder als Beschattungselement 

Die Nutzung verschiedener Dach- und Fassadenflächen eines Gebäudes ermöglicht eine über den Tag verteilte Stromproduktion. Auch Anlagen, die nicht nach Süden ausgerichtet sind, können rentabel sein. 

Freiflächensolaranlagen sind Anlagen, die auf einer freien Fläche aufgestellt sind. Mittels Unterkonstruktionen werden die Photovoltaikmodule gewinkelt zur Sonne ausgerichtet. Zu unterscheiden sind fest montierte Freiflächensolaranlagen und nachgeführte Anlagen, die dem Stand der Sonne folgen. 

In der Schweiz haben Freiflächenanlagen derzeit keine grosse Bedeutung. Flächenknappheit, aufwendige Bewilligungsverfahren und Vorbehalte in Teilen der Bevölkerung lassen mittelfristig keinen signifikanten Anlagenzubau erwarten. Auch Swissolar priorisiert die Nutzung des enormen Potenzials auf effizient und schnell erschliessbaren Flächen wie Dächern und Fassaden für die Solarenergie. Dennoch können bereits vorbelastete Flächen, zum Beispiel entlang von Autobahnen und Schienenwegen, in Skigebieten und Steinbrüchen oder an Lawinenverbauungen, zur Produktion von Solarstrom genutzt werden. 

Alpine Freiflächenanlagen haben in der Schweiz jedoch an Bedeutung gewonnen. Im Herbst 2022 hat das Schweizer Parlament aufgrund des drohenden Strommangels im Winter eine Solaroffensive lanciert, die es ermöglichen soll, Grossanlagen im alpinen Raum zu realisieren. Diese Systeme haben den Vorteil, dass im Vergleich zu Anlagen im Flachland einerseits mehr Energie erzeugt werden kann und andererseits auch der Anteil an Strom in den Wintermonaten höher ist. Versuchsanlagen haben gezeigt, dass alpine Solaranlagen bis zu doppelt so hohe Jahreserträge erreichen und aufgrund der besseren Verteilung bis zu 3,5-mal mehr Winterstrom produzieren als solche im Mittelland. Die Anlagen können so einen wichtigen Beitrag zur Versorgungssicherheit im Winter leisten. Soweit möglich sollen Anlagen in Gebieten erstellt werden, in denen bereits Infrastrukturen bestehen, um den Eingriff in die Landschaft so minimal wie möglich zu halten. Es gibt aber noch viele offene Fragen und Herausforderungen bei dieser neuen Anwendungsart der Photovoltaik. Swissolar hat zum Thema Winterstrom ein Arbeitsdokument «Die Rolle der Photovoltaik bei der Schliessung der Winterstromlücke» verfasst.

Die meisten Photovoltaikanlagen speisen ihren Strom ins öffentliche Netz ein. Man spricht dann von Netzbetrieb und Netzverbundanlage. Die Verbindung zu einem grossen Verbundnetz stellt sicher, dass zu jedem Zeitpunkt genügend Verbraucher vorhanden sind, die den Solarstrom sofort nutzen können. Eine lokale Zwischenspeicherung ist dabei nicht erforderlich. Die Stromversorgung ist jederzeit sichergestellt und macht den Einsatz normaler Wechselstromgeräte möglich. 

Für die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage ist heute der Eigenverbrauch des Solarstroms meist ausschlaggebend. Das heisst: Je mehr Solarstrom direkt vor Ort zum Zeitpunkt der Produktion genutzt werden kann, desto schneller lohnt sich eine PV-Anlage auch finanziell (weitere Informationen bei EnergieSchweiz).   

Um den Anteil des Eigenverbrauchs zu steigern, kann der Solarstrom zur Produktion von Wärme genutzt werden, denn Wärme lässt sich einfacher speichern. Aus Sicht der Energieeffizienz ist dabei die Nutzung von Solarstrom zum Betrieb einer Wärmepumpe zu bevorzugen. Damit die Einbindung der Wärmepumpe optimal funktioniert, muss die Steuerung der Wärmepumpe an die PV-Anlage gekoppelt werden. Installationsunternehmen unterstützen gerne bei diesen Aufgaben. 

Der überschüssige Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist und vom lokalen Verteilnetzbetreiber vergütet. Die Netzbetreiber sind gemäss Art. 11 Abs. 1 der Energieverordnung (EnV) verpflichtet, den überschüssigen Strom abzunehmen. Die Vergütung richtet sich gemäss Art. 12 Abs. 1 EnV nach den Kosten des Netzbetreibers für den Bezug gleichwertiger Elektrizität bei Dritten sowie den Gestehungskosten der eigenen Produktionsanlagen. Diese Rückliefervergütungen weisen sehr grosse Unterschiede auf (siehe www.pvtarif.ch). 

Dank dem Zusammenschluss zum Eigenverbrauch (ZEV) können mehrere Wohnungen oder aneinandergrenzende Liegenschaften gemeinsam den Strom aus einer PV-Anlage nutzen. So kann der Eigenverbrauchsanteil vergrössert werden. 

Ist eine Solaranlage nicht ans öffentliche Stromnetz angeschlossen, spricht man von einer Inselanlage. Dies ist beispielsweise bei Berghütten, Ferienhäusern, Notrufsäulen etc. der Fall. In der Regel haben solche Anlagen einen Stromspeicher (Batterien), sodass auch in der Nacht und bei bewölktem Himmel Elektrizität zur Verfügung steht. 

Eine Inselanlage hat folgende Eigenschaften: 

• Kostengünstige Alternative zur Erschliessung abgelegener Verbraucher mit Netzstrom 
• Inselanlagen können entweder mit Wechselrichtern mit 230 Volt Wechselstrom (V AC) betrieben werden, oder der Gleichstrom kann direkt genutzt werden, meist bei einer Spannung von 12 oder 24 Volt. Dabei muss beachtet werden, dass die Geräte für Gleichstrom geeignet sind. 
• Im Wesentlichen besteht eine solche Anlage aus drei bzw. vier Komponenten: dem Solargenerator, den Ladereglern, den Akkus und einem Wechselrichter bei Wechselstrombetrieb. 

Sogenannte Plug-&-Play-Solaranlagen sind Photovoltaik-Kleinanlagen, die ohne Fachwissen aufgestellt werden können und den Strom direkt in eine Steckdose einspeisen. Als «Balkonkraftwerk» und «Photovoltaik für jedermann» werden die Plug-&-Play-Photovoltaikanlagen im Handel angepriesen.  

Da im Normalfall kein Elektriker oder Dachdecker benötigt wird, kann für einen Selbstkostenpreis von ca. 10 bis 20 Rappen pro Kilowattstunde (kWh) Solarstrom erzeugt werden. Der grösste Teil der Energie von 200 bis ca. 800 kWh, die jährlich erzeugt werden, wird direkt in der eigenen Wohnung oder im Haus verbraucht, der Rest geht via Zähler ins Netz zurück. Mit der Energie einer grossen Plug-&-Play-Anlage können als Beispiel wöchentlich mit einem Elektroauto ca. 100 km zurückgelegt werden. Die Preise solcher Anlagen bewegen sich je nach Grösse und Ausführung zwischen CHF 500 und mehreren Tausend Franken. 

Die Kleinstanlagen können an die Balkonbrüstung gehängt, im Garten aufgestellt, auf einem gut zugänglichen Dach montiert oder als energieerzeugende Gartenmöbel genutzt werden. 

Diese Solarsets bestehen normalerweise aus Solarmodulen, Modulwechselrichtern und entsprechenden Montagesystemen. 

In der Schweiz ist die maximale Einspeiseleistung auf 600 Watt begrenzt, um eine unzulässige Erwärmung der ortsfesten Installation zu verhindern. Vor Inbetriebnahme muss der Stromnetzbetreiber schriftlich informiert werden. Es empfiehlt sich, ihn bereits vor dem Kauf zu kontaktieren. 

Aufgrund der zunehmenden Anzahl der installierten Plug-&-Play-Photovoltaikanlagen hat der VSE ein Infoblatt zu verschiedenen Fragestellungen erarbeitet. Dabei geht es insbesondere um Fragen der Abnahme- und Vergütungspflicht sowie um die Frage, ob mit der Installation einer solchen Anlage zwingend ein Smart Meter eingebaut werden muss. Weiter wird im Infoblatt aufgezeigt, wie aus Sicht des VSE eine zukünftige Regelung für Plug-&-Play-Photovoltaikanlagen aussehen soll. Das Infoblatt dient als Hilfestellung für VNB, in deren Gebiet solche Anlagen beantragt werden. 

Zum Infoblatt Plug-&-Play-Photovoltaikanlagen des VSE (de)

• Abklärung beim zuständigen Energieversorger
• Standortwahl für die Installation
  • Wind- und wetterfest
  • Keine Verschattung/Teilverschattung
• Geeignete Aussensteckdose suchen oder installieren lassen
• Mieter:innen:
  • Liegenschaftsverwaltung und Vermieter schriftlich kontaktieren
• Eigentümer:innen:
  • Qualifiziertes Mehr oder einstimmiger Beschluss durch STWEG
• Kontaktaufnahme mit der kantonalen Energiefachstelle zu den lokalen Vorschriften
• Nachbarschaft informieren
• Beim Kauf zu beachten:
  • Anschlussleistung der PV-Anlage darf 600 Watt nicht überschreiten.
  • Das System muss mobil und steckbar sein.
  • Konformitätserklärungen müssen vorhanden sein.
  • Fehlerstromschutzschalter (FI) Typ B im Netzkabel oder Netzstecker auf der AC-Seite oder ein allstromsensitiver FI im Wechselrichter
  • Gut geeignete Unterkonstruktion für den Standort der PV-Panels
  • Zusätzliche Anforderung für eingeschränkte Notstromsteckdose → inkl. Energiespeicher
• Vor der Inbetriebnahme muss eine schriftliche Meldung beim Energieversorger eingereicht werden.
• Gegebenenfalls Ersatz des Zählers durch einen Smart Meter (Zweiwegzähler) vom Energieversorger
• Inbetriebnahme der Plug-&-Play-Anlage

Ein FAQ von EnergieSchweiz liefert Antworten auf die wichtigsten Fragen zu Plug & Play.

• Direkte Investition in Solarenergie
• Eigener Besitz
• Finanzieller Mehrwert
• Flexibilität durch mobiles System

Agri-Photovoltaikanlagen sind PV-Kraftwerke auf Flächen mit landwirtschaftlicher Hauptnutzung. Diese ist zentral und wird ohne – oder nur mit kleinen – Einschränkungen weiterbetrieben. Die Fläche kann so doppelt genutzt werden. Agri-PV sorgt auch für Synergieeffekte, indem die PV-Anlage die landwirtschaftlichen Kulturen vor Hagel und Starkregen schützen kann, z. B. indem Agri-PV-Anlagen Folientunnel oder Hagelschutznetze ersetzen. Die PV-Anlage wiederum profitiert von der Verdunstung der Pflanzen und der daraus resultierenden Kühlung der PV-Module, was die Stromproduktion steigert. Ein weiterer Vorteil kann der Schutz der Pflanzen vor zu viel Sonneneinstrahlung sein. Ernährungs- und Energieversorgungssicherheit gehen Hand in Hand!

Es gibt einige erwähnenswerte Sonderlösungen von PV-Installationen. Hierunter fallen Anlagen an Lawinenverbauungen, auf Skiliften, an Schallschutzwänden oder auf Stauseen. Ferner existieren diverse produktintegrierte Lösungen (z. B. Parkscheinautomaten, Leuchten etc.).