Energie selbst erzeugen E-Book

• Herausgeber: MANZ Verlag Wien
• Kategorie: Ratgeber
• Serie: Manz Sachbuch
• Sprache: Deutsch

Seitenzahl: 156

Veröffentlichungsjahr: 2025

Beschreibung

Steigende fossile Energiepreise auf der einen, boomende alternative Technologien auf der anderen Seite: Es gibt viele Gründe, Energieerzeugung selbst in die Hand zu nehmen! Aber was ist für Ihre persönliche Situation die beste Lösung? In diesem übersichtlichen Ratgeber geben Expert:innen Antwort auf alle technischen und rechtlichen Fragen, die sich im Zusammenhang mit der Erzeugung erneuerbarer Energie in den eigenen vier Wänden stellen:Darf ich als Wohnungseigentümer:in am Dach eine Photovoltaik-Anlage installieren?Soll ich beim Hausbau eine Photovoltaik-Anlage oder lieber ein Kleinwindrad installieren, oder beides?Ergibt ein Stromspeicher für mich Sinn?Kann ich auch als Mieter:in erneuerbare Energie erzeugen?Wie komme ich an eine Förderung?Außerdem enthalten:zahlreiche Infoboxenhilfreiche Infos zu Behörden und Förderstellennützliche Vertragsmuster und -klauselnDieser Ratgeber hilft Ihnen dabei, die beste Entscheidung für Ihre persönliche Situation zu treffen und Energie optimal selbst zu erzeugen!Mit einem Vorwort von ORF-Meteorologe Marcus Wadsak.

Leseprobe

MANZ RATGEBER

Energie selbst erzeugen

Energie selbst erzeugen

Ein Wegweiser durch die rechtlichen und technischen Grundlagen

herausgegeben von

Berthold Lindner

mit Beiträgen von

Eva Erlacher, Berthold Lindner, Martin Seidl, Helmut Sprongl, Verena Stagl und Alexander Stimmler

und einem Weckruf von

Marcus Wadsak

Zitiervorschlag:Lindner (Hrsg), Energie selbst erzeugen (2025)

Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung, vorbehalten. Kein Teil des Werkes darf in irgendeiner Form (durch Fotokopie, Mikrofilm oder ein anderes Verfahren) ohne schriftliche Genehmigung des Verlages reproduziert oder unter Verwendung elektronischer Systeme gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden

Sämtliche Angaben in diesem Ratgeber erfolgen trotz sorgfältiger Bearbeitung ohne Gewähr; eine Haftung des Herausgebers, der Autorinnen und Autoren sowie des Verlages ist ausgeschlossen.

ISBN 978-3-214-25232-8

ISBN E-Book 978-3-214-26314-0

© 2025 MANZ’sche Verlags- und Universitätsbuchhandlung GmbH, Wien

Kohlmarkt 16, 1010 Wien

Österreich

Telefon: [phone]

E-Mail: [email protected]

www.manz.at

Fotonachweis: © Wilke

Covernachweis: Illustration © Nicolas Aznarez

Druck: FINIDR, s.r.o., Český Těšín

Statt eines Vorworts: Ein Weckruf

Der Klimawandel ist real und längst auch bei uns angekommen. 2024 war weltweit das bisher wärmste Jahr der Messgeschichte, die globale Temperatur hat erstmals das Limit von 1,5° C im Vergleich zum vorindustriellen Niveau durchbrochen. Die Folgen der globalen Erwärmung sind extrem und fast wöchentlich berichten Medien darüber. Riesige Waldflächen stehen in Flammen, von Griechenland bis Los Angeles, Jahrhunderthochwasser toben erst in Bayern, wenig später auch in Österreich. Hitzewellen und Dürre richten enormen Schaden in der Landwirtschaft an. Kräftige Gewitter zerstören die Arlbergpassstraße, schneiden Orte von der Außenwelt ab und verwandeln selbst in Wien Straßen zu reißenden Bächen.

Der Klimawandel bedroht längst nicht mehr nur Hab und Gut, sondern auch unser Leben. 70.000 Menschen starben im Sommer 2003 in Europa infolge einer Hitzewelle, die extremen Regengüsse und Überflutungen im Ahrtal 2021 rissen in Deutschland 200 Menschen in den Tod, ebenso viele kamen 2024 durch Starkregen im spanischen Valencia ums Leben.

Wer noch auf ein Zeichen wartet, kann aus den unzähligen weiteren Beispielen wählen.

Die Wissenschaft ist seit Jahrzehnten klar: Der aktuelle Klimawandel ist von uns Menschen verursacht und die globale Erwärmung in Ausmaß und Geschwindigkeit beispiellos. Aus diesem Wissen heraus wird aber auch ersichtlich, dass wir dem Klimawandel keineswegs hilflos ausgeliefert sind. Im Gegenteil: Da wir für die Erwärmung verantwortlich sind, liegt es auch in unseren Händen, dafür zu sorgen, dass aus der Klimakrise keine Klimakatastrophe wird.

Wie das geht, ist einfach erklärt: Wir müssen raus aus dem Verbrennen von fossilen Energieträgern und damit unsere Emissionen von

Treibhausgasen reduzieren. Diese Emissionen stammen unter anderem aus den Bereichen Industrie, Mobilität und Verkehr, Ernährung und natürlich aus der Energiegewinnung. Wir müssen jetzt auch gar nicht nachdenken oder diskutieren, wann wir am besten womit anfangen. Der Weltklimarat ist in seinem IPCC-Bericht von 2023 sehr klar, wenn er meint: „Die Begrenzung der Erwärmung auf 1,5 und 2 Grad erfordert schnelle sowie in den meisten Fällen sofortige Senkung der Treibhausgasemissionen in allen Sektoren in diesem Jahrzehnt.“

Wir haben das Wissen und die Möglichkeiten für den Umstieg, für die Transformation in eine nachhaltige Zukunft. In der Energiefrage bedeutet das ein Ende für Öl, Gas und Kohle. Wir können unseren Strombedarf mithilfe von Sonne, Wind und Wasser decken. Allein die Sonne liefert pro Jahr eine Energiemenge, die mehr als dem Zehntausendfachen des Weltenergiebedarfs entspricht. Sonne und Wind ergänzen sich übrigens hervorragend, egal ob zwischen Tag und Nacht oder Sommer und Winter.

Nachhaltiger Strom schützt nicht nur unser Klima, sondern macht uns unabhängig und hilft uns auch sparen. Energie aus Sonne und Wind sind derzeit die günstigsten Energieformen, die uns zur Verfügung stehen.

Den Klimawandel stoppen wir nicht mit Worten, sondern mit Taten. Schritt für Schritt, Tag für Tag. Und Klimaschutz führt uns in eine bessere, sauberere und gesündere Welt und verbessert unser Leben. Die Zeit zum Handeln ist jetzt, und gemeinsam werden wir es schaffen.

Marcus Wadsak

Meteorologe, Radio- und Fernsehmoderator sowie Sachbuchautor

Vorwort

Der weltweite Klimawandel macht sich auch in Österreich immer stärker bemerkbar. Wärmere Winter, heißere Sommer und dazu noch immer höhere Energierechnungen.

Erfreulicherweise hatte Österreich immer schon eine Vorreiterrolle in der Nutzung erneuerbarer Energie. Insbesondere die Wasserkraft wird bereits seit vielen Jahrhunderten in Mühlen und Hammerwerken genutzt. Der steigende Energiehunger in Folge der Industrialisierung hat jedoch auch in Österreich zur verstärkten Nutzung fossiler Energieträger (insbesondere Kohle und Gas) und zur damit verbundenen Umweltverschmutzung geführt. Fossile Energieträger machen heute zudem die Stromrechnungen immer teurer.

Die derzeitigen Turbulenzen am Energiemarkt und die hohen Energiepreise sind aber nicht die ersten ihrer Art. Bereits in den 1970er-Jahren kam es in Folge des ersten Ölpreisschocks zu Energiesparmaßnahmen (Stichwort: „Energieferien“, Nutzungsverbote für Kfz u.Ä.). Der Club of Rome zeigte früh auf, dass fossile Energieträger nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen, sondern, im Gegenteil, endlich sind. Daneben führt die Nutzung fossiler Energieträger zu erheblichen ökologischen Problemen, insbesondere zu dem seit einiger Zeit deutlich sicht- und spürbar werdenden Klimawandel.

Bereits damals begannen die ersten Umdenkprozesse, die jedoch wegen der sinkenden Energiepreise rasch wieder im Sande verliefen. Erst in den 1990er-Jahren wurden die ersten Auswirkungen des Klimawandels spürbar und beschäftigten sich mehr Menschen damit, wie Energie umweltschonend und nachhaltig produziert werden könne. Gerade die Klimaproteste der letzten Jahre, aber auch die globalen Krisen (aktuell etwa die Ukrainekrise) stärken den Wunsch vieler Menschen, eigenständig erneuerbare Energien zu erzeugen.

Als erneuerbare Energieträger bieten sich neben der in Österreich schon weit ausgebauten Wasserkraft insbesondere auch die Sonneund der Wind als natürliche Energiequellen an. Letztere können auch im privaten Umfeld genutzt werden.

Sonne und Wind stehen gratis zur Verfügung. Allein diese beiden Energieträger würden ausreichen, um unseren Energiehunger hinreichend zu stillen. Die moderne Technik ermöglicht es auch dem Einzelnen, ihre Energie zu nutzen.

Dieses Buch soll zeigen, wie Photovoltaik (PV) und Kleinwindkraft genutzt werden können, um Energie selbst zu erzeugen. Der Fokus liegt dabei auf der Nutzung von Dächern und Balkonen, die es auch den Einzelnen ermöglicht, die selbst benötigte Energie (zumindest teilweise) selbst zu erzeugen. Positiver Nebeneffekt ist eine deutliche Reduzierung der eigenen Stromrechnung. Neben der Möglichkeit zur Energieerzeugung wird in diesem Buch auch der Einsatz von Speichern betrachtet: Wann ist es sinnvoll, selbst einen (teuren) Speicher zu erwerben, um die selbsterzeugte Energie auch bestmöglich selbst nutzen zu können?

Neben den technischen Vorgaben bilden die rechtlichen Rahmenbedingungen für die eigene Energieerzeugung den eigentlichen Schwerpunkt dieses Ratgebers. Der österreichische Föderalismus führt dazu, dass die Genehmigungsvoraussetzungen für erneuerbare Energieträger von Bundesland zu Bundesland unterschiedlich sind und der Weg zur Erlangung aller erforderlichen Genehmigungen einem Hürdenlauf vergleichbar ist. Besonders problematisch erweist sich dabei der Umstand, dass diese Rechtslage sich ständig ändert und Genehmigungsbestimmungen entfallen, abgeändert werden oder neu entstehen.

Positiv hervorzuheben ist allerdings, dass die Politik die Notwendigkeit der Nutzung erneuerbarer Energieträger erkannt hat und diese auch fördert. Die Förderlandschaft in Österreich ist allerdings schwer überschaubar – einen Blick in den „Förderdschungel“ ermöglicht der Ratgeber in einem gesonderten Kapitel.

Der Ratgeber richtet sich primär an „Häuslbauer“, Mieter und sonstige Interessierte, die sich ein Bild von den aktuellen Rahmenbedingungen für die Errichtung von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energie machen möchten. Im Buch selbst werden überblicksweise technologische Details und wirtschaftliche Berechnungen präsentiert sowie die rechtlichen Rahmenbedingungen verständlich geschildert. Anhand von Praxisbeispielen, Hinweisen und Tipps soll das eigene Projekt einfach umsetzbar gemacht werden können.

Viel Spaß beim Lesen und Energie selbst erzeugen!

Berthold Lindner

Inhaltsverzeichnis

Statt eines Vorworts: Ein Weckruf

Vorwort

Technische Hintergründe

I.

Photovoltaik (PV): Grundlagen, Technologien und Systemkomponenten

A.

Historische Entwicklung

B.

Physikalische Grundlagen

C.

Technische Innovationen und Effizienzsteigerung

D.

Integration von PV in Architektur und Smart Cities

II.

Kleinwindkraft auf Dächern

A.

Historische Entwicklung der Windkraft

B.

Physikalische Grundlagen der Windenergienutzung

C.

Vergleich zu Photovoltaik – Synergien und Ergänzungen

D.

Pilotprojekte

III.

Energiespeicher

A.

Bedarf an Speichern in dezentralen Energiesystem

B.

Batterietechnologien

C.

Kosten-Nutzen-Relation: Amortisationszeiten und Lebenszyklusanalyse

IV.

Systemintegration: Wann ist eine Kombination Erneuerbarer sinnvoll?

A.

Kombination von PV, Kleinwindkraft und Speichern

B.

Intelligente Energiemanagementsysteme, Smart Grids

V.

Warum erneuerbare Energieträger außerdem sinnvoll sind

VI.

Checklisten

A.

Ist eine PV-Anlage bei mir sinnvoll?

1.

Standortanalyse: Ist mein Dach geeignet?

2.

Exkurs: Balkonkraftwerke

B.

Ist eine Kleinwindkraftanlage bei mir sinnvoll?

1.

Standortanalyse: Ist mein Standort geeignet?

2.

Technische Voraussetzungen und Systemintegration

C.

Lohnt sich die Investition?

1.

Stromverbrauch analysieren

2.

Einspeisevergütung vs Eigenverbrauch

3.

Wirtschaftlichkeit von PV-Anlagen berechnen

D.

Welche Komponenten brauche ich?

1.

Solarmodule

2.

Wechselrichter

3.

Optimierer

4.

Einrichtung zur Netzüberwachung mit Schaltorgan (ENS)

5.

Montagesystem

E.

Heimwerker oder Fachfirma: Wie installiere ich die PV-Anlage?

Der Weg zur Genehmigung

I.

Einleitung

II.

Keine Angst vor dem Verwaltungsverfahren

III.

Genehmigungspflichten in den Bundesländern

A.

Burgenland

1.

Grundlegendes

2.

Burgenländisches Baugesetz 1997 (Bgld BauG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Mitteilung

aa)

Beilagen zum Antrag

bb)

Beilagen zur Mitteilung

c)

Zuständige Behörde

3.

Burgenländisches Elektrizitätswesengesetz 2006 (Bgld ElWG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag

c)

Zuständige Behörde

4.

Burgenländisches Naturschutz- und Landschaftspflegegesetz (Bgld NG)

B.

Kärnten

1.

Grundlegendes

2.

Kärntner Bauordnung (Ktn BauO)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen der Mitteilung

c)

Zuständige Behörde

3.

Kärntner Elektrizitätswirtschafts- und -organisationsgesetz (Ktn ElWOG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflicht

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

Kärntner Naturschutzgesetz (Ktn NSchG)

C.

Niederösterreich

1.

Grundlegendes

2.

NÖ Bauordnung (NÖ BauO)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

aa)

Antragsbeilagen (§ 18 NÖ BauO)

bb)

Beilagen zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

3.

NÖ Elektrizitätswesengesetz (NÖ ElWG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

NÖ Naturschutzgesetz (NÖ NSchG)

D.

Oberösterreich

1.

Grundlegendes

2.

OÖ Bauordnung (OÖ BauO)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

3.

OÖ Elektrizitätswirtschaft und -organisationsgesetz (OÖ ElWOG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

OÖ Natur- und Landschaftsschutzgesetz (OÖ NSchG)

E.

Salzburg

1.

Grundlegendes

2.

Salzburger Baupolizeigesetz (Sbg BauPolG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

3.

Salzburger Landeselektrizitätsgesetz 1999 (Sbg LEG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

Salzburger Naturschutzgesetz (Sbg NSchG)

F.

Steiermark

1.

Grundlegendes

2.

Steiermärkisches Baugesetz (Stmk BauG)

a)

Bewilligungs- und Meldepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Meldung

aa)

Antragsbeilagen

bb)

Beilagen im vereinfachten Verfahren

cc)

Beilagen zur Meldung

c)

Zuständige Behörde

3.

Steiermärkisches Elektrizitätswirtschafts- und -organisationsgesetz 2005 (Stmk ElWOG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag

c)

Zuständige Behörde

4.

Steiermärkisches Naturschutzgesetz 2017 (Stmk NSchG)

G.

Tirol

1.

Grundlegendes

2.

Tiroler Bauordnung

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflicht

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

3.

Tiroler Elektrizitätsgesetz

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

Tiroler Naturschutzgesetz (T NSchG)

H.

Vorarlberg

1.

Grundlegendes

2.

Vorarlberger Baugesetz (Vbg BauG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflicht

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

aa)

Beilagen zum Antrag

bb)

Beilagen zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

3.

Vorarlberger Elektrizitätswirtschaftsgesetz

a)

Bewilligungspflichten

b)

Beilagen zum Antrag

c)

Zuständige Behörde

4.

Vorarlberger Gesetz über Naturschutz und Landschaftsentwicklung (Vbg NSG)

I.

Wien

1.

Grundlegendes

2.

Wiener Bauordnung (Wr BauO)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag

c)

Zuständige Behörde

3.

Wiener Elektrizitätswirtschaftsgesetz 2005 (WElWG)

a)

Bewilligungs- und Anzeigepflichten

b)

Beilagen zum Antrag / zur Anzeige

c)

Zuständige Behörde

4.

Wiener Naturschutzgesetz (Wr NSG)

IV.

Bundesrechtliche Genehmigungspflichten

A.

Gewerbeordnung (GewO)

B.

Denkmalschutzgesetz (DMSG)

Miteigentümer, Nachbarn und Verträge – Zivilrechtliche Aspekte

I.

Einleitung

II.

Eigentum

A.

Grundsätzliches

B.

Alleineigentum

1.

Was ist Alleineigentum?

2.

(Schlichtes) Miteigentum

a)

Wann spricht man von (schlichtem) Miteigentum?

b)

Wie werden Entscheidungen beim schlichten Miteigentum getroffen?

c)

Wie kommt man zu einer Entscheidung?

d)

Jeder Miteigentümer muss gehört werden (Recht auf Gehör)

e)

Beschluss bei ordentlicher Verwaltung

f)

Beschluss bei der außerordentlichen Verwaltung

g)

Vertretung der Miteigentümergemeinschaft nach außen

h)

Exkurs: Verwalter

C.

Wohnungseigentum

1.

Wohnungseigentum – was ist das?

2.

Wer trifft bei Wohnungseigentum Entscheidungen?

3.

Ich bin Wohnungseigentümer und plane die Errichtung einer Anlage zur Energieerzeugung in meinem Objekt zu meiner ausschließlichen Nutzung

4.

Ich bin Wohnungseigentümer und plane die Errichtung einer Photovoltaik-Anlage auf allgemeinen Flächen des Gebäudes zu meiner ausschließlichen Nutzung

5.

Ich bin Wohnungseigentümer und plane die Errichtung einer sonstigen Anlage zur privaten Energiegewinnung auf allgemeinen Flächen des Gebäudes zu meiner ausschließlichen Nutzung

6.

Ich bin Wohnungseigentümer und plane die Errichtung einer Gemeinschaftsanlage auf allgemeinen Flächen

7.

Rechtsschutz

D.

Bestandrecht (Miete, Pacht)

1.

Was ist ein Bestandvertrag?

2.

Miete und Pacht nach ABGB

3.

Das Mietrechtsgesetz (MRG)

4.

Das Wohnungsgemeinnützigkeitsgesetz (WGG)

5.

Exkurs: Der Kleingarten

a)

Zulässigkeit

b)

Rück- oder Weitergabe des Kleingartenloses

aa)

Ablösefähiger Bestandteil

bb)

Superädifikat

E.

Sonstige Nutzung fremder Flächen

III.

Haftung: Wenn mal was passiert

A.

Schäden durch Ablösung von Teilen

B.

(Folge-)Schäden durch Montagefehler

IV.

Die lieben Nachbarn

A.

Der Störer

B.

Der Nachbar

C.

Störung (Immission)

D.

Voraussetzung der „doppelten Ortsunüblichkeit“

E.

Ansprüche des Nachbarn

F.

Sonderfall: Nachträglich hinzugezogener Nachbar

V.

Energiegemeinschaften

A.

Gemeinschaftliche Erzeugungsanlage

B.

Erneuerbare-Energie-Gemeinschaft

C.

Bürgerenergiegemeinschaft

Förderungen

I.

Allgemeines

II.

Bundesförderungen

A.

Erneuerbaren-Ausbau-Gesetz

1.

Investitionszuschüsse

a)

Antragskategorien

b)

Zu- und Abschläge

c)

Agri-PV-Anlagen

d)

Stromspeicher

e)

Fördergrenzen

f)

Ablauf der Investitionsförderung

aa)

Antragstellung bei der Investitionsförderung

bb)

Fördervertrag

cc)

Fristgerechte Inbetriebnahme

dd)

Endabrechnung

2.

Marktprämien

a)

Berechnung der Marktprämie

b)

Selbstvermarktung

c)

Ausschreibungen

d)

Abschläge

e)

Förderlaufzeit

f)

Beginn der Arbeiten

g)

Frist zur Inbetriebnahme

h)

Abrechnung von Marktprämien

3.

Gesetzliche Abnahmepflicht zu Marktpreisen

4.

Förderung von PV-Anlagen bei Energiegemeinschaften

B.

Weitere Bundesförderungen

1.

Förderung von Stromspeicheranlagen

2.

Muster- und Leuchtturmprojekte Photovoltaik

3.

Erneuerbare Energiegemeinschaften

III.

Landesförderungen

IV.

Gemeindeförderungen

V.

Umsatzsteuerbefreiung

Netztechnische Betriebserlaubnis für Erneuerbare

I.

Antrag

II.

Vertragsangebot

III.

Vertragsbestätigung bzw. Netznutzungsvereinbarung

IV.

Energieabnahmevertrag

V.

Fertigstellungsmeldung

VI.

Betriebserlaubnis

Muster

Wohnungseigentumsvertrag: Vorwegzustimmung zu bestimmten Maßnahmen

Anschreiben Verständigung WEG zu Änderungen an/in einer Eigentumswohnung

Zustimmungserklärung Wohnungseigentümer

Gerichtliche Zustimmung

Anschreiben/Beschluss (schlichte) Miteigentümer

Beschluss der Miteigentümer

Mitvertrag Anlage

Dienstbarkeitsvertrag

Herausgeber, Autorinnen und Autoren

Stichwortverzeichnis

Technische Hintergründe

Helmut Sprongl

I. Photovoltaik (PV): Grundlagen, Technologien und Systemkomponenten

A. Historische Entwicklung

Die Energie der Sonne ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde. Auch die technische Nutzung der Energie der Sonnenstrahlen ist seit Jahrhunderten bekannt. Bereits der griechische Mathematiker Archimedes soll im 3. Jahrhundert v. Chr. mit Hilfe von Spiegeln, die das Licht der Sonne fokussierten, Schiffe der Römer entzündet haben.

Weniger prominent, historisch dafür aber belegt ist der von Georges-Louis Leclerc in seinen Experimenten verwendete variable Fokusspiegel zur Bündelung der Sonnenenergie auf einen bestimmten Punkt. Mit diesem Spiegel konnte der Forscher die Sonnenstrahlen so stark auf einen Punkt konzentrieren, dass er aus großer Entfernung Holz entzünden und sogar Bleiplatten zum Schmelzen bringen konnte. Er bewies damit die Existenz der Sonnenenergie und schuf so die Grundlage für alle weiteren Überlegungen, diese Energie zu nutzen.

Grundlage der eigentlichen Photovoltaik ist der sogenannte photoelektrische Effekt, der die Wechselwirkung von Photonen (Lichtteilchen) mit Materie bezeichnet. Der erste (sogenannte innere) photoelektrische Effekt wurde bereits 1839 vom französischem Physiker Alexandre Edmond Becquerel entdeckt – dies wird gemeinhin als Geburtsstunde der Photovoltaik angesehen. Es handelt sich dabei um ein Phänomen, bei dem Licht Elektronen aus bestimmten Materialien herauslöst. Unter anderem auf Grundlage dieser Forschungen wurde Albert Einstein mit seiner 1905 erschienen Arbeit zur Lichtquantentheorie im Jahr 1921 mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet.

Fun fact

Albert Einstein erhielt seinen Nobelpreis nicht für die Relativitätstheorie, sondern für seine Arbeit zur Lichtquantentheorie!

Die ersten Solarzellen aus Silizium wurden 1954 produziert und erstmals 1975 bei der Stromversorgung von Telefonverstärkern eingesetzt.

Der erste nennenswerte größere Einsatz von Solarzellen erfolgte in der Weltraumtechnologie. Solarzellen wurden (und werden bis heute) für die Stromversorgung von Satelliten verwendet.

Langsam wurden weitere kleinere Anwendungen (etwa in Taschenrechnern) entwickelt, bis Solarenergie schließlich auch großflächig in Solarkraftwerken genutzt wurde.

B. Physikalische Grundlagen

Die elektrische Energie in Solarzellen entsteht durch Umwandlung von Sonnenstrahlen (Photonen). Fällt Licht auf ein Halbleitermaterial, wie etwa Silizium, werden in diesem Material Elektronen in einen angeregten Zustand versetzt, wodurch es zu einem elektrischen Stromfluss kommt. Wie viel Energie dabei entsteht, hängt von zahlreichen Faktoren ab, die letztlich die Effizienz dieser Umwandlung bestimmen. Entscheidend sind dabei insbesondere die Temperatur und das Material, aus dem die Solarzellen zusammengesetzt sind.

Abb. 1: Strahlung der Sonne auf die Erde (Quelle: Lindner Stimmler Rechtsanwälte)

Die Transformation zu elektrischer Energie erfolgt durch den sogenannten Photoeffekt. Darunter versteht man ein physikalisches Phänomen, bei dem Elektronen durch die Einwirkung von Licht (Photonen) aus dem Material selbst herausgelöst werden. Photonen (Lichtteilchen) treffen auf die Oberfläche des Materials und lösen dadurch die Elektronen aus ihren Bindungen heraus. Dieser Vorgang ist die Grundlage des Stromflusses.

Photovoltaikmodule (kurz: PV-Module), auch Solarzellen genannt, verwandeln dabei Licht (die Energie der Sonne) in elektrische Energie (Strom). Solarzellen können sowohl bei diffusem Tageslicht (etwa bei Wolken) als auch bei direkter Sonneneinstrahlung Energie erzeugen. Die jeweils erzeugte Spannung ist von der Lichtfarbe sowie von der Beleuchtungsstärke in Kombination zum Strom abhängig.

Abb. 2: Weg der Solarstrahlung (Quelle: Lindner Stimmler Rechtsanwälte)

Obwohl die Sonneneinstrahlung auf die Erde gleichmäßig ist, ist die am Boden aufkommende Energie volatil. Diese hängt einerseits vom jeweiligen Sonnenstand, aber auch von Wolken, Nebel und ähnlichem ab.

Für die Nutzung von Sonnenenergie ist jedenfalls die Einstrahlung von Sonnenlicht erforderlich. Durch die Volatilität der Einstrahlung ist die in PV-Modulen erzeugte Energie unterschiedlich hoch.

Abb. 3: Möglicher Energieertrag an einem Sonnentag (Quelle: Helmut Sprongl)

Die Sonnenenergie steigt vom Morgen bis zur Mittagszeit stetig an. Um die Mittagszeit wird die meiste Sonnenenergie geliefert, bevor sie dann zum Abend hin bis zum Sonnenuntergang immer weiter absinkt.