Solarfeld Skyline Frankfurt
© Fotografin Schroll
Solarenergie

Die Sonne ist eine wichtigste Energiequelle, die uns auf der Erde zur Verfügung steht. Der Ausbau von Photovoltaik und Solarthermie steht daher auch in Hessen weit oben auf der Agenda.

Sonne ernten

Mit Sonnenenergie lässt sich Strom und Wärme erzeugen. Schon ein relativ kleiner Teil der nutzbaren Sonnenenergie würde ausreichen, um den Energiebedarf der gesamten Menschheit zu decken. Sie ist daher ein wesentlicher Baustein der Energiewende.

Bisher wird nur ein kleiner Teil des Endenergiebedarfs mit Sonnenenergie gedeckt, doch er wird stetig größer. Deutschland gehört zu den Pionieren der Nutzung und Entwicklung entsprechender Technologien. Auch in Hessen spielt die Nutzung von Solarenergie eine ständig wachsende Rolle. Die größte Bedeutung hat dabei die Stromproduktion mit Photovoltaikanlagen. Bei dieser Technik wandeln Solarzellen das einfallende Licht in elektrische Energie um, die entweder direkt verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann.

Solarthermie

Detailaufnahme einer Solarthermieanlage
© Adobe Stock / digital designer

Bei der Solarthermie wandeln Sonnenkollektoren die Sonnenstrahlung in nutzbare thermische Energie um. Diese kann zur Warmwasserbereitung oder zum Heizen genutzt werden. In Hessen – wie auch in ganz Deutschland – wird Solarthermie überwiegend zur Warmwasserbereitung genutzt. Da sie alleine im Winter nicht ausreicht, wird sie üblicherweise mit anderen Heizsystemen kombiniert. Laut dem aktuellen Energiemonitoringbericht stammten 2019 rund fünf Prozent der hessischen Erneuerbaren-Wärmeerzeugung aus Solarthermie.

Photovoltaik

Photovoltaik auf Dächern einer Gemeinde
© imagoimages / Jochen Tack

Photovoltaik (PV) spielt eine wesentlich größere Rolle. Ende 2019 waren in Hessen 121654 PV-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von 2207,87 (ZAHL) Megawatt (MW) erfasst. Das entsprach laut Energiemonitoringbericht 46,4 Prozent der installierten elektrischen Leistung von Erneuerbare-Energien-Anlagen. Zur Gesamtproduktion aus regenerativen Quellen trugen sie 21 Prozent bei. 6379 PV-Anlagen mit einer Gesamtkapazität von 146,9 MW wurden 2019 (ZAHL 2020)neu installiert – 32,9 MW bzw. gut 33 Prozent mehr als im Vorjahr.

Unterschieden werden in der Regel zwei Arten von PV-Anlagen: solche, die auf freier Fläche stehen, und solche, die auf Dächern installiert sind. Es ist auch möglich, PV-Elemente beispielsweise in Fassaden einzubauen, das ist aber noch die Ausnahme. Alternativen wie schwimmende PV-Anlagen werden derzeit in Pilotprojekten erprobt.

Feld von Solarzellen auf dem Wasser schwimmend zusammenmontiert.
© Heidelberger Sand und Kies GmbH/Steffen Fuchs

Schwimmende Photovoltaik

Weil Solarparks viel Fläche benötigen, sind schwimmende PV-Module, auch Floating PV genannt, eine innovative Ergänzung. Sie werden auf der Wasseroberfläche von Gewässern, insbesondere Süßwasserseen, installiert. Infrage kommen dafür beispielsweise Baggerseen oder Kiesgruben. In Deutschland sind bisher einige Pilotprojekte in Betrieb. Aktuelle Beispiele in Hessen sind Anlagen auf aktiven Kiesgruben zur Stromversorgung des Kiesabbaus. Sofern der produzierte Strom selbst verbraucht wird, sind solche Projekte trotz höherer Gestehungskosten wirtschaftlich tragfähig. Für die Zukunft ist durch steigende Erfahrung mit einer Senkung der Installationskosten zu rechnen.

Photovoltaik auf Dachflächen

PV-Dachanlagen spielen bei der Stromerzeugung in Hessen eine besonders große und stetig wachsende Rolle. Ein wichtiges Instrument zur Einschätzung, ob eine PV-Anlage sich lohnt, ist das Solarkataster Hessen. Interessierte finden zudem viele nützliche Informationen in der Broschüre „Solarstrom für alle“.

Solarkataster

Solarkataster Hessen

Um einen Überblick über die Solarenergie-Potenziale von Dachflächen zu geben, hat das Land Hessen ein Solarkataster entwickelt. Die Online-Anwendung gibt für alle hessischen Dächer und auch für Freiflächen Auskunft über die Eignung für PV-Anlagen, den passenden Modultyp und den potenziellen Stromertrag. Zusätzlich lassen sich das Investitionsvolumen und der finanzielle Ertrag überschlägig kalkulieren.

Solarkataster Hessen

Photovoltaik auf Balkons und Fassaden

Auch wer keine geeignete Dachfläche zur Verfügung hat, kann eine PV-Anlage betreiben, beispielsweise auf dem Balkon oder im Garten. Diese sogenannten Balkonmodule oder Steckersolar-Module ermöglichen die Sonnenstromproduktion für den Eigenbedarf in geringem Umfang. Sie werden über ein Kabel mit einer speziellen Steckerverbindung an den Stromkreis angeschlossen und haben eine durchschnittliche Leistung von 250 bis 300 Watt. Für den Betrieb einer solchen Anlage muss ein Zähler mit Rücklaufsperre eingebaut werden. 

Das Bild zeigt das Titelbild des Handzettels Steckersolargeräte

Handzettel Steckersolargeräte

Ein Steckersolargerät dient der eigenen  Stromversorgung, Ziel ist nicht die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz. Über diese auch als "Balkon-PV" bekannten Module informiert unser Handzettel. Gängige Solarmodule dieser Art haben eine Nennleistung von 250 bis 300 Watt. Damit kann ein Teil des Stromverbrauchs, der tagsüber anfällt, abgedeckt werden. Kompakte Informationen bietet dieser Handzettel.  

Denkmalschutz und Gründachanlagen

PV-Dachanlagen sind üblicherweise genehmigungsfrei. Eine Ausnahme bilden denkmalgeschützte Gebäude. Dort müssen alle baulichen Veränderungen von der zuständigen Denkmalschutzbehörde genehmigt werden. Es empfiehlt sich, die Behörde frühzeitig mit in die Planung einzubeziehen. An vielen Standorten kann die Erzeugung von Solarstrom mit dem Denkmalschutz vereinbart werden. Lösungen bieten beispielsweise Solarmodule, die farblich der Dacheindeckung entsprechen oder die bündig in die Dachfläche eingelassen werden („Indachlösungen“).

In Fällen, in denen die lokale Bausatzung eine Begrünung der Dächer von Neubauten vorschreibt, muss die Vereinbarkeit mit der Installation einer PV-Anlage vorab mit der Kommune abgestimmt werden.

Photovoltaik auf der Freifläche

Photovoltaikanlage auf einer ungenutzten Freifläche
© Adobe Stock / Stockfotos-MG

Solaranlagen auf Freiflächen haben ein großes Potenzial für die Erzeugung grünen Stroms. Sie können weitaus größer dimensioniert werden als Dachanlagen. Das Land Hessen will die Nutzung dieser Technologie weiter ausbauen, um seine energiepolitischen Ziele zu erreichen. Zu diesem Zweck wurde Ende 2018 die Freiflächensolaranlagenverordnung veröffentlicht. Bis dahin konnten Freiflächenanlagen, für die die Betreiber und Betreiberinnen Förderungen nach dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) in Anspruch nehmen wollten, nur auf einem 200 Meter breiten Streifen entlang von Autobahnen und Eisenbahnstrecken oder auf sogenannten Konversionsflächen errichtet werden. Flächen die zuvor beispielsweise als Deponien oder für militärische Zwecke genutzt wurden. Die neue hessische Verordnung macht zusätzlich einen Teil der sogenannten benachteiligten landwirtschaftlichen Flächen, auf denen die Erträge niedrig sind, als Standorte möglich.

In Hessen gelten rund 320000 Hektar der landwirtschaftlichen Flächen als benachteiligt, das sind etwa zwei Fünftel des Acker- und Grünlands (Karte). Darauf dürfen jährlich Freiflächenanlagen mit einer Kapazität von bis zu 35 MW aufgestellt werden. Voraussetzung ist, dass das Gebiet nicht nach der Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie, der Vogelschutzrichtline oder als Natura-2000-Gebiet geschützt ist.

Für eine Vergütung nach dem EEG müssen die Anlagen zudem bei einer Größe ab 750 kWp und 10 MWp an einem Ausschreibungsverfahren teilnehmen. Da die Stromgestehungskosten bei Freiflächenanlagen niedrig sind, kann sich der Betrieb aber auch ohne EEG-Förderung nach dem EEG lohnen.

EEG: Kurzinformation zu Planung und Vergütung

Photovoltaik und Landwirtschaft

Photovoltaikanlage im Weinberg
© Adobe Stock / Dwight Smith

Freiflächen-PV-Anlagen lassen sich auch mit landwirtschaftlicher Nutzung kombinieren, man spricht dann von Agri-Photovoltaik. Die PV-Module werden dazu hoch aufgeständert, so dass die landwirtschaftliche Fläche darunter bewirtschaftet werden kann. Neu sind Konzepte, bei dem bifaziale Module, die das Sonnenlicht auf der Vorder- und auf der Rückseite sowie die Reflexionen des Untergrunds zur Stromproduktion nutzen. Dadurch kann die dazwischen liegende Fläche auch mit Landmaschinen befahren werden. Erste Pilotprojekte gibt es bereits in Deutschland. Hessen unterstützt derzeit den ersten Teil eines fünfjährigen Forschungsprojekts zu Agri-PV im Weinbau.

Info Netzeinspeisung

Der Solarstrom, den der Produzent oder die Produzentin nicht selbst verbraucht, wird üblicherweise ins öffentliche Stromnetz eingespeist. Das EEG legt dafür eine Einspeisevergütung fest, die der Netzbetreiber an den Erzeuger auszahlt. Diese EEG-Vergütung sinkt allmählich in Anlehnung an die Gestehungskosten. Festgelegt wird die Vergütungshöhe monatlich durch die Bundesnetzagentur auf Grundlage des EEG. Sobald die Anlage in Betrieb geht, gilt für sie die im betreffenden Monat festgelegte EEG-Vergütung. Sie wird 20 Jahre lang gezahlt.

Anlagenbetreiber, die bereits 20 Jahre lang EEG-Vergütung bezogen haben, haben verschiedene Möglichkeiten. Neben der Einspeisung ins öffentliche Netz stehen auch noch andere Vermarktungsmodelle offen, beispielsweise Direktvermarktung oder feste Abnahmeverträge (Power Purchase Agreements – PPA). Über ein Mieterstrom-Modell kann Strom direkt an die Mieter geliefert oder im Gebäude verbraucht werden.