Artikel aktualisiert am 03.05.2023
von Boris Stippe | ca: 8 Min. zu lesen

Endenergie

Wie trägt Strom aus der PV-Anlage zum Endenergiebedarf bei?

„Endenergie“ ist die Energie, die am Ende der Energieumwandlungskette zur Verfügung steht und vom Endverbraucher genutzt werden kann. Im Zusammenhang mit Solarenergie bezieht sich Endenergie auf die elektrische Energie, die aus Sonnenstrahlung gewonnen und in das Stromnetz eingespeist wird, um Haushalte und Unternehmen mit Energie zu versorgen.

Solaranlage auf einem Hausdach
Solaranlage auf einem Hausdach (Bildquelle: Wolfgang Jargstorff – stock.adobe.com)

Im Zusammenhang mit der solaren Energieerzeugung wird häufig der Begriff „Endenergie“ verwendet. Endenergie ist die Energie, die am Ende der Energieumwandlungskette zur Verfügung steht und direkt vom Endverbraucher genutzt werden kann. Im Falle der Solarenergie bezieht sich die Endenergie auf die elektrische Energie, die aus der Sonnenstrahlung gewonnen und schließlich in das Stromnetz eingespeist wird.

Die Gewinnung von Solarenergie erfolgt durch Solarzellen, die auf Dächern oder Freiflächen installiert werden. Diese Solarzellen wandeln das einfallende Sonnenlicht direkt in Gleichstrom um. Um die Energie jedoch in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, muss der erzeugte Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Dies geschieht durch einen so genannten Wechselrichter, der den erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umwandelt. Der so erzeugte Strom wird schließlich in das Stromnetz eingespeist und kann von den Verbrauchern genutzt werden.

Was ist der Unterschied zwischen Brutto- und Nettostromerzeugung?

Bruttostromerzeugung und Nettostromerzeugung sind zwei Begriffe, die im Zusammenhang mit der Erzeugung von Solarenergie und anderen erneuerbaren Energiequellen verwendet werden. Die Bruttostromerzeugung bezieht sich auf die Gesamtmenge an elektrischer Energie, die von einer Solaranlage erzeugt wird, bevor sie in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Die Nettostromerzeugung hingegen bezieht sich auf die tatsächlich ins Netz eingespeiste Strommenge, nachdem Verluste durch den Transport und andere Faktoren berücksichtigt wurden.

Die Bruttostromerzeugung einer Solaranlage hängt von verschiedenen Faktoren wie der Größe der Anlage, dem Wirkungsgrad der Solarzellen und der Sonneneinstrahlung ab. Bei der Erzeugung von Solarstrom wird das einfallende Sonnenlicht von den Solarzellen absorbiert und in Gleichstrom umgewandelt. Der erzeugte Gleichstrom wird dann von einem Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt, der in das öffentliche Stromnetz eingespeist wird. Die Menge des von den Solarzellen erzeugten Gleichstroms entspricht der Bruttostromerzeugung.

Die Nettostromerzeugung hingegen berücksichtigt die Verluste, die bei der Übertragung und Umwandlung des Stroms auftreten können. Diese Verluste können durch verschiedene Faktoren verursacht werden, wie z.B. Widerstände im Stromkabel, Umwandlungsverluste im Wechselrichter und Schwankungen in der Sonneneinstrahlung. Die Nettostromerzeugung ist daher in der Regel geringer als die Bruttostromerzeugung.

Die Nettostromerzeugung ist für Netzbetreiber und Energieversorger von Bedeutung, da sie die tatsächliche Strommenge angibt, die ins Netz eingespeist und von den Verbrauchern genutzt werden kann. Im Gegensatz dazu ist die Bruttostromerzeugung für die Betreiber von Solaranlagen und für die Energieerzeugung insgesamt von Bedeutung, da sie angibt, wie viel Energie aus erneuerbaren Quellen erzeugt wird und somit zur Verringerung der Kohlenstoffemissionen und zur Förderung einer nachhaltigen Energieversorgung beiträgt.

Wie wird der erzeugte Solarstrom gemessen?

Der erzeugte Solarstrom wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen, da dies die Maßeinheit für die Energiemenge ist, die eine Solaranlage in einem bestimmten Zeitraum erzeugt. Zur Messung des erzeugten Stroms wird ein so genannter Stromzähler verwendet, der in der Regel vom Netzbetreiber installiert wird. Der Stromzähler misst die von der Solaranlage ins Netz eingespeiste Strommenge und die von den Verbrauchern verbrauchte Strommenge.

Die Messung des erzeugten Solarstroms erfolgt in der Regel in kWh pro Jahr oder pro Monat. Die erzeugte Strommenge hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. der Größe und Leistung der Solaranlage, der Sonneneinstrahlung und der Ausrichtung der Solarzellen. Die Messung des erzeugten Stroms ist wichtig, um die Leistung der Solaranlage zu beurteilen und sicherzustellen, dass sie effizient arbeitet.

Um den erzeugten Solarstrom zu nutzen, muss er entweder direkt im Haushalt verbraucht oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Wird der erzeugte Strom direkt im Haushalt genutzt, wird er nicht gemessen, da er nicht ins Netz eingespeist wird. In diesem Fall ist es jedoch wichtig, den Stromverbrauch zu überwachen, um sicherzustellen, dass der selbst erzeugte Strom ausreicht, um den Bedarf des Haushalts zu decken.

Die Messung des erzeugten Solarstroms ist auch für die Berechnung von Einsparungen und Renditen wichtig. Wenn der erzeugte Strom ins Netz eingespeist wird, erhält der Betreiber der Solaranlage eine Einspeisevergütung, die auf der Menge des ins Netz eingespeisten Stroms basiert. Für die Berechnung der Einsparungen und Renditen ist es daher notwendig, die eingespeiste Strommenge genau zu erfassen.

Kann ich meinen eigenen Solarstrom nutzen?

Um den selbst erzeugten Solarstrom direkt im Haushalt nutzen zu können, muss die Solaranlage so dimensioniert sein, dass sie genügend Strom für den Bedarf des Haushalts erzeugen kann. Erzeugt die Solaranlage nicht genügend Strom, um den Bedarf des Haushalts zu decken, wird der überschüssige Strom ins Netz eingespeist und der Haushalt muss Strom aus dem Netz beziehen.

Um den selbst erzeugten Solarstrom im Haushalt nutzen zu können, muss er durch einen Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt werden. Der Wechselrichter wird zwischen den Solarzellen und dem Stromnetz installiert und sorgt dafür, dass der erzeugte Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt wird. Der Wechselrichter kann auch überschüssigen Strom ins Netz einspeisen, wenn der erzeugte Strom nicht vollständig im Haushalt genutzt werden kann.

Wird der selbst erzeugte Solarstrom im Haushalt genutzt, reduziert sich der Stromverbrauch aus dem Netz und die Stromrechnung des Haushalts sinkt entsprechend. Der Eigenverbrauch von Solarstrom lohnt sich besonders, wenn der Strompreis hoch und die Einspeisevergütung niedrig ist.

In einigen Fällen ist es auch möglich, den selbst erzeugten Solarstrom zu speichern, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Dies geschieht durch den Einsatz von Batteriespeichern, die den überschüssigen Solarstrom speichern, um ihn zu einem späteren Zeitpunkt im Haushalt zu nutzen. Der Einsatz von Batteriespeichern erhöht jedoch die Kosten der Solaranlage und ist daher nur in bestimmten Fällen wirtschaftlich.

Wie hoch ist der Wirkungsgrad von Solarzellen?

Der Wirkungsgrad von Solarzellen hängt von verschiedenen Faktoren wie der Qualität der Solarzelle, den Witterungsbedingungen und der Ausrichtung der Solaranlage ab. Der Wirkungsgrad gibt an, wie effizient die Solarzelle das einfallende Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom kann die Solaranlage erzeugen und desto effizienter ist sie.

Moderne Solarzellen können einen Wirkungsgrad von bis zu 22 % erreichen, d.h. es werden ca. 22 % des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie umgewandelt. Dieser Wirkungsgrad variiert jedoch je nach Art der Solarzelle und den Bedingungen vor Ort. Im Allgemeinen haben monokristalline Solarzellen einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Solarzellen, da sie aus einem einzigen Kristall hergestellt werden und daher weniger Defekte aufweisen. Monokristalline Solarzellen sind jedoch auch teurer als polykristalline Solarzellen.

Der Wirkungsgrad von Solarzellen hängt auch von der Ausrichtung der Solaranlage ab. Eine nach Süden ausgerichtete Solaranlage mit einem Neigungswinkel von 30 Grad erzielt in Mitteleuropa in der Regel den höchsten Wirkungsgrad. Ist die Solaranlage jedoch nach Osten oder Westen ausgerichtet oder hat einen flacheren Neigungswinkel, verringert sich der Wirkungsgrad.

Auch das Wetter kann den Wirkungsgrad von Solarzellen beeinflussen. Bei bewölktem Wetter oder wenn die Sonne tief am Himmel steht, sinkt der Wirkungsgrad. Umgekehrt kann der Wirkungsgrad an sehr sonnigen Tagen höher sein, wenn die Sonne direkt auf die Solarzellen scheint.

Wie nachhaltig ist die Produktion von Solarenergie?

Die Erzeugung von Solarenergie ist im Vergleich zu fossilen Brennstoffen eine sehr nachhaltige Energiequelle, da sie erneuerbar und emissionsfrei ist. Die Erzeugung von Solarenergie hat jedoch auch einige Aspekte, die Energie und Ressourcen erfordern und die Umwelt belasten können.

Für die Herstellung von Solarzellen und Wechselrichtern werden Energie und Ressourcen wie Silizium, Aluminium und Kupfer benötigt. Die Herstellung von Silizium, einem wichtigen Rohstoff für die Produktion von Solarzellen, erfordert beispielsweise große Mengen an Energie und Wasser. Auch die Herstellung von Wechselrichtern, die den erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umwandeln, benötigt Energie und Ressourcen.

Darüber hinaus können auch die Entsorgung von Solarmodulen und der Austausch defekter Komponenten negative Auswirkungen haben. Solarmodule enthalten Schwermetalle und andere giftige Stoffe, die bei unsachgemäßer Entsorgung die Umwelt belasten können. Auch der Austausch defekter Komponenten kann Energie und Ressourcen verbrauchen und Abfall erzeugen.

Um die Nachhaltigkeit der Solarstromerzeugung zu erhöhen, werden verschiedene Maßnahmen ergriffen. Eine Möglichkeit besteht darin, den Wirkungsgrad der Solarzellen zu verbessern, um die Menge des benötigten Siliziums zu reduzieren. Eine andere Möglichkeit ist die Verwendung von Recyclingmaterial bei der Herstellung von Solarzellen und Wechselrichtern, um den Bedarf an neuen Rohstoffen zu reduzieren.

Die Erzeugung von Solarenergie kann auch mit anderen nachhaltigen Technologien wie Energiespeichersystemen und intelligentem Energiemanagement kombiniert werden, um den Verbrauch fossiler Brennstoffe weiter zu reduzieren. Darüber hinaus kann die Installation von Solarenergieanlagen in Gebieten mit hoher Sonneneinstrahlung dazu beitragen, den Einsatz konventioneller Stromerzeuger, die fossile Brennstoffe verbrennen, zu reduzieren.

Fazit

Die „Endenergie“ aus Solarenergie ist die Energie, die direkt vom Endverbraucher genutzt werden kann. Die Bruttostromerzeugung ist die Gesamtmenge an Strom, die von der Solaranlage erzeugt wird, bevor sie in das Netz eingespeist wird. Die Nettostromerzeugung ist die in das Netz eingespeiste Menge nach Berücksichtigung der Übertragungsverluste. Der erzeugte Solarstrom wird in Kilowattstunden gemessen, und der Wirkungsgrad von Solarzellen hängt von verschiedenen Faktoren wie der Qualität der Solarzelle, den Wetterbedingungen und der Ausrichtung der Solaranlage ab. Die Erzeugung von Solarenergie ist im Vergleich zu fossilen Brennstoffen eine sehr nachhaltige Energiequelle, auch wenn für die Herstellung von Solarzellen und Wechselrichtern Ressourcen und Energie benötigt werden. Es ist möglich, den selbst erzeugten Solarstrom direkt im Haushalt zu nutzen, anstatt ihn in das Stromnetz einzuspeisen.

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