Photovoltaik Planungshilfe
Kostenloser Ratgeber für alle Hausbesitzer, Bauherren und Gewerbebetriebe, die eine Photovoltaikanlage planen.
Planung einer PV-Anlage
Photovoltaik kann richtig einfach sein
Um mit Sonnenstrahlung Strom zu erzeugen, braucht es nicht viel: Das Herzstück einer Photovoltaikanlage sind die Solarzellen. Diese wandeln Sonnenenergie in elektrische Energie um (nähere Details in unseren FAQ). Die erzeugte Energie kann
- direkt von Stromverbrauchern genutzt
- in hauseigenen Batterien gespeichert oder
- in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden
Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom der Solarmodule in netzüblichen 230 V Wechselstrom um. Außerdem optimiert er auch die Erzeugungsleistung der Solarmodule und sorgt so für höhere Erträge. Tagsüber betriebene elektrische Geräte / Verbraucher (Wärmepumpe, Wallbox, Küchengeräte, uvm.) werden direkt mit der erzeugten Solarenergie versorgt. Mit aktuell nicht benötigter Energie wird der Batteriespeicher geladen, um Ihr Heim nachts oder in sonnenarmen Stunden mit Strom zu versorgen.
Lediglich überschüssiger Strom wird in das öffentliche Netz abgegeben und an den regionalen Energieversorger verkauft. Hierbei sorgt ein in der PV-Anlage integriertes intelligentes Systemmanagement dafür, dass der Eigenverbrauch optimiert und nicht zu viel überschüssige Energie abgegeben wird.
Es muss somit nur noch Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen werden, wenn die Photovoltaikanlage nicht genügend Energie für den Eigenbedarf liefert. Dies ist im Allgemeinen in den Wintermonaten von November bis Februar oder an sonnenarmen Tagen der Fall. Die meisten Anlagen machen Sie im Sommer nahezu 100 % unabhängig von Ihrem Energieversorger.
Verteilung des solaren Ertrages über das Jahr
Aufgrund des höheren Sonnenstandes werden in den Monaten März bis Oktober ca. 80% des Gesamtertrages produziert. Tieferer Sonnenstand, ungünstige Wetterbedingungen mit oftmals diffusen Lichtverhältnissen oder Schnee auf den Solarmodulen sorgen in den Wintermonaten dafür, dass nur etwa 15% der angegebenen Peak-Leistung der Module erreicht werden.
Hier sehen Sie eine reale Erzeugungskurve eines Kunden aus Apolda:
Was sollte man bei der Planung einer PV-Anlage beachten?
Durch die Nutzung einer optimal dimensionierten Photovoltaikanlage können Sie bis zu 85% Unabhängigkeit vom Energieversorger erreichen und so jede Menge Stromkosten sparen. Hierfür sollten Sie sich folgende Fragen stellen:
- Wie groß sollte meine Photovoltaikanlage sein?
- Wie viel Leistung kann meine Photovoltaikanlage erzeugen?
- Wie groß ist die Dachfläche, die mir zur Verfügung steht?
- Wieviel PV-Leistung bekomme ich auf mein Dach?
All diese Fragen beantworten wir sehr ausführlich in unseren FAQ.
Verschattung der Solarmodule
Achten Sie bei der Planung Ihrer PV-Anlage darauf, dass Ihre Solarmodule möglichst ohne Verschattung installiert werden. Bäume in unmittelbarer Umgebung, das Nachbarhaus, Antennen, Schornsteine oder Gauben können die Module beschatten. Dadurch wird die Leistung der Module an einem String (Leitungsstrang) verringert und letztlich der Energieertrag gemindert.
Warum ist das so? Die Module auf der Dachfläche sind grundsätzlich in Reihe geschaltet. Das Modul mit der geringsten Leistung bestimmt damit die Gesamtleistung des jeweiligen Leitungsstranges. Liegt bei Ihnen ein verschatteter Bereich vor, sollten Sie diesen freilassen oder legen die verschatteten Module auf einen separaten String. Alternativ können Sie auch Leistungsoptimierer verwenden. Diese sind in der Lage, das verschattete Modul vom String zu separieren (Parallelschaltung).
Ist die Modulfläche nur zeitweise, also tages- oder jahreszeitabhängig verschattet, wird sich Ihr Jahresertrag nicht signifikant verringern. Hier sollte je nach Beschattung und Dauer eine Reduzierung von 1-5% einkalkuliert werden. Eine mögliche (Teil-)Verschattung durch tieferen Sonnenstand in den Wintermonaten kann beispielsweise gänzlich unberücksichtigt bleiben.
Optimale Komponenten für Ihr Solarkraftwerk
Das richtige Solarmodul
Je nach Anwendungsfall empfiehlt sich die Wahl eines mono- oder polykristallinen Moduls. Monokristalline Module enthalten reines Silizium, sind optisch ansprechend und erreichen in unseren Breitengraden etwas höhere Wirkungsgrade als polykristalline Module.
Der Unterschied der Module liegt in der verwendeten Solarzelle. Es gibt Zellen, die aus Polysilizium oder aus Monosilizium bestehen. Polykristallin bedeutet „Mehrkristall“ und Monokristallin „Einkristall“. Ob es sich bei den Zellen um Einkristalle oder Mehrkristalle handelt, entscheidet sich beim angewendeten Herstellungsverfahren für das Zellen-Grundmaterial: Bei polykristallinen Zellen wird natürliches Silizium erhitzt, in eine Form gegossen und wieder abgekühlt. Für das monokristalline Modul wird ein Kristall relativ aufwändig soweit gezüchtet, bis ein einziger großer (Mono-) Kristall (sogenannter Ingot) entsteht.
Polykristalline Module sind meist blau und weisen eine geschlossene Oberfläche auf. Monokristalline Module sind schwarz und semiquadratisch, daher ist die weiße Folie auf der Rückseite teils sichtbar (Schwarz-Weiß-Kacheloptik). Zugunsten der Effizienz, Langlebigkeit und einer guten Optik empfehlen wir den Einsatz von monokristalinen Modulen.
In unseren FAQ gehen wir noch einmal genauer darauf ein, welche Varianten von monokristallinen Modulen es aktuell gibt. Außerdem erklären wir dort, was Halbzellenmodule, Bifaziale Solarmodule und n-dotierte Solarmodule sind. Grundsätzlich sollten Sie auf diese Produkteigenschaften achten:
- Leistung: Das Kürzel „Wp“ steht für die Bezeichnung „Watt Peak“ und gibt die Leistungsfähigkeit der Solarmodule unter Standard-Testbedingungen an
- Wirkungsgrad
- Produktgarantie
- Leistungsgarantie
- Temperaturverhalten
- Kosten
- Design
Der beste Wechselrichter
Die derzeit gängigsten Wechselrichter sind:
- Stringwechselrichter: regeln einen oder mehrere Stränge in Reihe geschalteter Solarmodule
- Modul-Wechselrichter: regeln die Leistung je Modul und lösen somit die klassische Reihenschaltung auf
Bei privaten Photovoltaikanlagen kommt heutzutage am häufigsten der Stringwechselrichter zum Einsatz. Hierbei gibt es noch weitere Kategorisierungen in Photovoltaik-Wechselrichter, Batterie-Wechselrichter, Hybrid-Wechselrichter und Insel-Wechselrichter. Darauf gehen wir in unseren FAQ näher ein.
Netzgekoppelte PV-Anlagen verfügen über mindestens einen Wechselrichter. Je nach Modulanzahl, Anlagenleistung, Konfiguration und Wechselrichtertyp können auch mehrere Wechselrichter zum Einsatz kommen. Die Größe (Leistung) des Wechselrichters richtet sich nach der Leistung der angeschlossenen Solarmodule. Oftmals ist aber Detailwissen notwendig, um den passenden Wechselrichter auszuwählen. Diese Aufgabe übernehmen natürlich wir für Sie.
Der Wechselrichter steuert die Photovoltaikanlage eigenständig. Der aktuelle Betriebsstatus und auch die Ertragssituation kann meist über ein geräteeigenes Display und / oder per App mit dem Smartphone oder PC abgerufen werden.
(Teil-) Verschattungen wirken sich negativ auf den gesamten Modulstrang aus. In diesem Fall sollte der Strang auf verschiedene unabhängige Stränge aufgeteilt werden. Sind einzelne Module von Teilverschattungen betroffen, empfiehlt sich der Einsatz von Modul-Leistungsoptimierern. auch bei einer Belegung mit mehreren unterschiedlichen Modulausrichtungen kommen Leistungsoptimierer zum Einsatz.
Der optimale Batteriespeicher
Speicherkapazität
Zur Dimensionierung des Speichers haben wir einen sehr umfangreichen Beitrag geschrieben: Die richtige Größe des Batteriespeichers. Dort können Sie genau nachlesen, wie Sie die richtige Kapazität für Ihre Anlage wählen. Bei allen Speichersystemen wird aber unterschieden in
- Gesamtkapazität (brutto)
- Nutzbare Kapazität (netto)
Viele Batteriespeicher verfügen über eine Tiefenentladungsreserve. Bei Blei-Akkus liegt diese bei 50%, bei Lithium-Akkus zwischen 0 und 20%. Ein Speicher mit einer Gesamtkapazität von 5,5 kWh und einer Tiefenentladungsreserve von 10% hätte beispielsweise eine nutzbare Kapazität von 5 kWh.
Lebensdauer
Achten Sie beim Batteriespeicher Ihrer Wahl auf die Anzahl der garantierten Ladezyklen: Moderne LiFePo4-Zellen erreichen 5.000-10.000 Ladezyklen. Oft werden Speicher jedoch nicht gänzlich ausgelastet. Hier spricht man von sogenannten Teil-Zyklen. Diese können bei einer Berechnung der Zyklenanzahl addiert und zu Vollzyklen zusammengefasst werden. Entsprechend ist die Lebensdauer aktueller Akku-Technologien bei rund 20 Jahren.
Notstromfunktion
Eine Photovoltaikanlage ist generell nicht in der Lage, Sie bei einem Stromausfall mit Strom zu versorgen. Aus gesetzlichen Gründen muss sich der Wechselrichter bei Stromausfall automatisch abschalten. Entsprechend wird die PV-Anlage keinen Strom liefern.
Eine geeignete Lösung kann ein ersatzstromfähiges (umgangssprachlich: notstromfähiges) Batteriespeichersystem sein. Hierbei wird unterschieden zwischen:
- solar nachladbar
- nicht solar nachladbar
Nicht solar nachladbare Speicher liefern solange Strom, bis sie entladen sind. Die dann verfügbare Leistung beschränkt sich auf die zum jeweiligen Zeitpunkt gespeicherte Energie. Solar nachladbare Batteriespeicher können tagsüber durch die Photovoltaikanlage wieder beladen werden. Diese Systeme sind in der Regel auch schwarzstartfähig, d.h. starten auch nach völliger Entladung des Speichers wieder, sobald die Sonne scheint. Hierdurch wird auch eine längerfristige Versorgung mit Strom möglich.
Standortwahl
Es empfehlenswert, den Batteriespeicher zugunsten möglichst kurzer Kabelwege in unmittelbarer Nähe zum Zählerschrank zu positionieren. Der geplante Raum sollte im Sommer nicht zu warm und im Winter nicht zu kalt sein. Keller- oder (ebenerdige) Technikräume eignen sich daher im Allgemeinen recht gut. Ungedämmte Dachböden oder Garagen sind hingegen eher ungeeignet.
Tipp: Den perfekt zu Ihren räumlichen Möglichkeiten passenden Batteriespeicher können Sie über die Nutzung unserer Filterkriterien finden.
Wallbox – die heimische Ladestation
Wer neben einer Photovoltaikanlage auch ein Elektroauto besitzt, kann und sollte dieses ebenfalls mit PV-Strom laden. E-Autos werden ohnehin zu 80% zu Hause geladen. Grundsätzlich kann man das auch an der heimischen Steckdose (Schuko 230V) tun. Jedoch nimmt das Laden mit dieser Variante sehr viel Zeit in Anspruch und verursacht sehr hohe Verluste. Bei einem Auto mit einer Batteriekapazität von 50 kWh braucht der Ladevorgang ca. 20 Stunden.
Eine Wallbox lädt bis zu 10x schneller, mit etwa 50 % weniger Verlusten und ist daher schlichtweg die bessere Wahl. Wir empfehlen die Anschaffung einer Wallbox mit intelligentem Lademanagementsystem. Damit können Sie beispielsweise festlegen, wann das Fahrzeug benötigt wird und wann es den Ladevorgang beginnen soll. Das Lademanagement entscheidet anhand von bisherigem Verbrauchsverhalten und der Wetterprognose, wann der optimale Zeitpunkt zum Laden ist. Dabei wird nur Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen, wenn nicht genügend Leistung aus der solaren Eigenproduktion vorhanden ist. Hierin liegt der entscheidende Vorteil: Natürlich erhöhen Sie damit auch den Nutzungsgrad Ihrer Photovoltaikanlage.
Tipp: Fahren Sie bereits ein Elektroauto, sollten Sie i.d.R. Ihre gesamte zur Verfügung stehende Dachfläche für die Belegung mit Solarmodulen ausnutzen.
Bonus: Checklisten für Photovoltaik
Weiterführend zu unserer Photovoltaik Planungshilfe bieten wir 6 verschiedene Checklisten zum kostenlosen Download an, mit denen Sie noch besser Ihre eigene Solaranlage planen können. Nutzen Sie jetzt diesen Vorteil und vermeiden Sie typische Fehler bei der Planung.
