PV-Anlage planen: Größenwahl, Technik und Kosten im PV-Ratgeber

Die Anschaffung einer Photovoltaikanlage, ist heute einfacher als je zuvor – dennoch gibt es wichtige Faktoren, die darüber entscheiden, wie effizient eine Anlage läuft. Dieser Artikel soll zeigen, wie die richtige Anlagengröße zu ermitteln ist, was die wichtigsten Komponenten sind und eine realistische Kostenübersicht darstellen.

🛠️ Die richtige Anlagengröße

Um die optimale Anlagengröße zu bestimmen, kann man sich Faktoren wie Stromverbrauch, Verbrauchsverhalten, Nutzung von E-Mobility oder den Wunsch nach Unabhängigkeit (Ersatzstrom) beschäftigen. Ein wichtiger Aspekt welcher nicht außer Acht gelassen werden sollte, ist die Zukunftsorientierung. Der Stromverbrauch erhöht sich mit steigendem Technologiegrad. Demnach ist ein Leistungspuffer für die Zukunft empfehlenswert.

Die Dimensionierung einer Photovoltaikanlage entscheidet darüber, wie viel Nutzen ein Haushalt später von der Solarenergie hat. Vier Faktoren sind dabei besonders wichtig:

• Eigenverbrauchsanteil: Dieser bestimmt wie viel des erzeugten Solarstroms vom Anlagenbetreiber selbst genutzt wird - der Rest wird in das öffentliche Netz zu einer Einspeisevergütung eingespeist. Der direkte Verbrauch ist am rentabelsten, da jede selbstgenutzte kWh den teuren Strom vom Energieversorger ersetzt. Eingespeister Strom bringt hingegen deutlich weniger. Wenn dynamische Stromtarife genutzt werden, kann der maximale Nutzen aus Eigenverbrauch und Einspeisung erzielt werden. Eine hohe Eigenverbrauchsquote bleibt dennoch relevant und eine ausschlaggebende Größe bei der Bestimmung der Dimensionierung einer PV-Anlage.
• Wirtschaftlichkeit: Die Wirtschaftlichkeit ist für die meisten zukünftigen Anlagenbetreiber der entscheidende Faktor. Hier hat die Anlagengröße enorme Auswirkungen. Wird die PV-Anlage größer dimensioniert, so ist der ROI (Return on Investment bzw. Investitionsrentabilität) oft schneller erreicht. Dies geschieht durch Skaleneffekte aufgrund von geringerer Stückkosten und höheren Erträgen. Zwar weisen größere Anlagen höhere Anschaffungskosten auf, aber die höhere Stromproduktion und die daraus resultierenden Effizienzgewinne können die Amortisationszeit verkürzen.
• Autarkiegrad: Der Autarkiegrad beschreibt, wie viel Prozent des Jahresstrombedarfs durch die Photovoltaikanlage gedeckt werden kann. Realistisch ist ein Autarkiegrad von ca. 20 - 40 % ohne Speicher und 60 - 80 % mit Speicher.
• Ersatzstromlösung: Wenn Ersatzstrom gewünscht ist, spielt die Anlagengröße ebenfalls eine Rolle. Warum?
  • Damit Ersatzstrom zuverlässig funktioniert, braucht das System:
    • Genug PV-Leistung zum Nachladen der Batterie
    • Reserven für die Grundlast + wichtige Verbraucher
    • stabilen Betrieb des Hybrid-Wechselrichters auch bei geringer Sonneneinstrahlung
    • einen entsprechend großen Speicher in welchem ggf. eine Ersatzstromreserve dauerhaft vorgehalten wird
  • Je größer die Anlage ist, desto zuverlässiger ist die Notstromversorgung - vor allem bei schlechten Wetterbedingungen. Die optimale Anlagengröße ist im Hinblick einer Ersatzstromlösung allerdings sehr individuell und muss auf die Bedürfnisse des Anlagenbetreibers zugeschnitten sein.

• 2-Personen-Haushalt: ca. 2500-3000 kWh/Jahr
• 4-Personen-Haushalt: ca. 4000-5000 kWh/Jahr
• mit Wärmepumpe oder E-Auto: +2000 bis +4000 kWh zusätzlich

1. Solarmodule: Die wohl bekannteste Komponente einer Photovoltaikanlage. Sie wandeln das Sonnenlicht in Gleichstrom um. Wichtige Kriterien:
   • Modulgröße & Leistung: Im Residentialbereich (Eigenheim) liegt das typische Modulmaß aktuell bei 1,76 m x 1,13 m, bei einer Leistung von 445 - 480 W. Es gibt darüber hinaus auch Module mit über 500 W Leistung, diese haben dann in der Regel eine Größe von ca. 2 m x 1,13 m. Die Leistung im Verhältnis zur Fläche steigt dabei nicht aber möglicherweise passt das eine oder das andere Modulformat besser zum Dach. Eine individuelle Modulauslegung ist daher essenziell, um den verfügbaren Platz auf Ihrem Dach ideal zu nutzen.
   • Wirkungsgrad: Moderne, hochwertige Module weisen einen Wirkungsgrad zwischen 22-25% auf. Premiummodule mit einem besonders hohen Wirkungsgrad bieten sich an, wenn die zur Verfügung stehende Fläche besonders klein und eine hohe installierte Leistung gewünscht ist. 
   • Produkt- & Leistungsgarantie: Möglichst langlebige Module, die in Ihrer Nutzungsdauer hohe Leistungen erbringen können. Gängige Produktgarantien liegen bei 25 - 30 Jahren. Es sollte auf die ortsbedingten Wettereinwirkungen wie z.B. Schneefall oder Windlasten eingegangen werden.
   • Ästhetik: Die Leistung eines Solarmoduls steht nicht mehr allein im Fokus. Besonders in Neubaugebieten mit anthrazitfarbenen Dächern ist ein optisch einheitliches Bild gerne gesehen oder im Bereich des Denkmalschutzes sogar zwingend notwendig. Hier sind Full Black Module sehr interessant, welche durch eine einheitlich schwarze Optik überzeugen. Eines der neuesten Trends am Markt sind Module mit Rückseitenkontaktierung. Dort verschwinden sogar die Leiterbahnen auf die Rückseite der Module und sorgen für ein ästhetisch noch ansprechenderes Bild.
2. Wechselrichter: Um den erzeugten Gleichstrom (DC) der PV-Module nutzen zu können, benötigen Sie einen Wechselrichter, der diesen in nutzbaren Wechselstrom (AC) umwandelt. Wichtige Kriterien hierbei sind wie folgt:
   • Art des Wechselrichters: Die richtige Wahl des Wechselrichters spielt eine ausschlaggebende Rolle. Sie haben hier primär die Wahl zwischen einem reinen PV-Wechselrichter oder einem Hybrid-Wechselrichter. Ein Hybrid-Wechselrichter kombiniert PV-Wechselrichter und Batteriewechselrichter in einem Gerät. Er ist somit essenziell für den Einsatz eines Speichersystems. Der Speicher kann somit direkt DC-seitig angeschlossen werden. Somit haben Sie weniger Energieverluste, eine höhere Effizienz und benötigen weniger Geräte und Platz. An einem reinen PV-Wechselrichter besteht nicht die Möglichkeit einen Speicher direkt anzuschließen. Hierfür benötigen Sie einen zusätzlichen Batteriewechselrichter. Da die meisten Anlagenbetreiber einen Speicher nutzen möchten oder in Zukunft einen solchen Nachrüsten, empfehlen wir die Nutzung eines Hybrid-Wechselrichters, um das Nachrüsten möglichst einfach zu gestalten. 
   • Technische Kompatibilität: Die technischen Aspekte eines Wechselrichters müssen auf die Anlagengröße bzw. Anlagenleistung abgestimmt sein. Es muss darauf geachtet werden, dass der Wechselrichter über eine Ausgangsleistung passend zum Modulfeld verfügt. Gibt es mehrere Modulfelder, welche unterschiedlich ausgerichtet oder geneigt sind, dann muss der Wechselrichter über die entsprechende Anzahl an MPP-Trackern (voneinander unabhängige Eingänge) verfügen. 
   • Speicheranschluss: Für viele Anlagenbetreiber ist das Speichern von PV-Strom von großer Relevanz. Bei der Wechselrichterwahl ist z.B. zu berücksichtigen, welche Batterien angeschlossen werden können. Nicht jeder Wechselrichter-Hersteller ist mit jedem Batterie-Hersteller kompatibel. Zudem sind die maximale Lade- und Entladeleistung und ob bzw. wie eine Ersatzstromfunktion umsetzbar ist wichtige Faktoren. 
     • 👉 Praxis-Tipp: Für die Dimensionierung des Wechselrichters lässt sich eine einfache Faustregel anwenden: 10 kWp PV-Anlagen = 10 kW Wechselrichter (Verhältnis nahezu 1:1). Wechselrichter mit Leistung x kW lassen sich auch problemlos +/- 10-15% Über-/Unterdimensionieren. Bedeutet: 11 kWp Anlagen können ohne Weiteres an einem 10 kW Wechselrichter betrieben werden. Bei Anlagen mit einer Ost-West-Ausrichtung ist eine Unterdimensionierung des Wechselrichters von 20 - 30 % sehr üblich. Also z.B. ein 13 kWp Ost-West-Anlage mit einem 10 kW Wechselrichter. 
3. Montagesystem: Es gibt unzählig verschiedene Dacharten, Dachformen und Dacheindeckungen. Jedes Dach bringt daher andere Herausforderungen mit sich. Das Gute ist für nahezu alle Anforderungen gibt es das passende System.
   • Dacharten: Grundlegend kann man die Dächer in Schrägdächer und Flachdächer aufteilen. Bei Schrägdächern nutzt man die vorhandene Dachneigung und montiert parallel zum Dach. Bei einem Flachdach hingegen wird meist eine zusätzliche Aufständerung vorgenommen. Je höher die Neigung desto höher der Ertrag eines Moduls (ideal bei 35 - 45 °), umso besser funktioniert die Selbstreinigung bei Regen und umso besser kann Schnee abrutschen. Dem gegenüber steht, dass ein hoch aufgeständertes Modul einen weiten Schatten hinter sich wirft und ein größerer Verschattungsabstand eingehalten werden muss bis das nächste Modul platziert werden kann. Die installierte Leistung auf der Gesamtfläche sinkt dadurch. Zudem sorgt eine steilere Aufständerung für eine größere Angriffsfläche des Windes. Da die meisten Flachdachsysteme nur Ballastiert werden, stellt die Lastreserve eines Dachs auch eine Limitierung dar. Als idealer Kompromiss hat sich ein Neigungswinkel von 10 - 15° herausgestellt. 
   • Dacheindeckung: Für jede Dacheindeckung wird ein unterschiedliches Montagesystem benötigt. Einige Elemente, wie die Schienen und die Modulklemmen bleiben gleich oder zumindest ähnlich. Die Art und Weise, wie die Anbindung am Dach erfolgt ist aber eine andere. Bei Ziegeldächern muss beispielsweise ein zum Ziegel passender Dachhaken gewählt werden. Jeder Dachziegel hat andere Maße und darauf sollte der Dachhaken hin abgestimmt werden. Das gleiche gilt für Blechdächer oder andere Dacheindeckungen. Jedes Dach muss individuell betrachtet und im besten Fall berechnet werden. 
4. Speicher: Ein Batteriespeicher ist nicht zwingend erforderlich für die Funktionstüchtigkeit einer Photovoltaikanlage, steigert aber die Effizienz massiv. Die Eigenverbrauchsquote erhöht sich deutlich, da überschüssiger PV-Strom für die Nachtstunden oder den kommenden Tag gespeichert werden kann. Nutzt man darüber hinaus dynamische Stromtarife, kann der Speicher an Tiefpreisphasen geladen und der Strom bei Hochpreisphasen selbst genutzt werden. Besonders relevant ist ein Heimspeicher bei der Implementierung von Ersatzstromlösungen. Im Falle eines Netzausfalls kann überschüssiger PV-Strom aus dem Speicher genutzt werden, um die wichtigsten Verbraucher mit Strom zu versorgen. Wichtige Kriterien bei der Auswahl eines Speichers:
   • Kompatibilität: Der ausgewählte Speicher muss mit dem Wechselrichter kompatibel sein. Im Datenblatt des Wechselrichters oder in einer gesonderten Wechselrichterkompatibilitäts-Liste des Herstellers kann die Kompatibilität geprüft werden.
   • Erweiterbarkeit: Viele Batteriehersteller ermöglichen mittels modularen Aufbaus ein zeitlich flexibles Nachrüsten des Batteriespeichers. Die ursprünglich gewählte Speichergroße ist somit nicht ausschlaggebend und kann im Verlauf der Zeit erweitert werden. 
   • Sicherheit: Ein Hauptkriterium für die Sicherheit eines Speichers ist dessen Zellchemie. Als sehr sichere Technologie hat sich die Lithium-Eisenphosphat Zellchemie (LFP) im Markt etabliert. Darüber hinaus sollte je nach gewünschtem Einsatzort (Innen- oder Außenbereich) auf die IP-Schutzklasse geachtet werden. Diese beschreibt die Wasser und Staubdichtigkeit eines Systems.  
   • Abmessungen: Gewicht und Größe des Batterieturms variieren stark. Demnach ist vorab zu prüfen, ob der gewählte Speicher einen geeigneten Platz im Eigenheim finden kann.
     • 👉 Praxis-Tipp: Auch hier lässt sich die 1:1 Faustregel anwenden. Bei einer 10 kWp Photovoltaikanlage wird häufig ein Speicher von etwa 10 kWh gewählt. Natürlich kann dieser auch größer oder auch kleiner dimensioniert werden, je nachdem wo die Prioritäten eines Anlagenbetreibers liegen. Das gute ist, nahezu alle im Markt verfügbaren Speichersysteme sind modular und können nachträglich entsprechend dem Bedarf vergrößert werden.  
5. Monitoring: Mittels eines Energiezählers werden die Stromflüsse aus dem Haus heraus und hinein gemessen (Einspeisung und Bezug). Aus diesen Werten und der Erzeugung der PV-Anlage können über eine Monitoringplattform oder App umfangreiche Statistiken abgerufen werden (Erzeugung, Autarkie, Eigenverbrauch, Einspeisung, Bezug, Speichernutzung). Diese Daten bilden zudem die Grundlage für eine intelligente Steuerung des Speichers, einer intelligenten Wallbox, eines Heizstabes oder einer Wärmepumpe.