Effiziente PV-Anlagen planen: Die wichtigsten Kenndaten für den Betrieb
Eine Photovoltaik-Anlage (PV) bietet weitreichende Möglichkeiten zur Eigenstromerzeugung und somit einer sehr günstigen Versorgung der Gebäudeelektrik. Tatsächlich lassen sich sogar Wallboxen mit PV-Anlagen koppeln, wodurch sich beim E-Auto-Laden die Kosten nur noch im Bereich von 8 bis 11 Cent pro Kilowattstunde bewegen – statt über 40 ct / kWh bei herkömmlicher Versorgung.
Aufgrund der Natur dieser Form der Energieerzeugung sind jedoch verschiedene Parameter zu beachten. Sie garantieren sowohl eine generelle Machbarkeit am Standort als auch eine maximal effiziente, kostengünstige und rentable Erzeugung von Strom durch Sonneneinstrahlung. Eine sorgfältige PV-Anlagenplanung schafft dafür die Grundlage.
PV-Anlagenplanung:
Statische Kennzahlen für das Dach
Jede Photovoltaikanlage stellt eine Last dar. Besonders relevant wird dies auf Gebäudedächern. Zwar verlangen die Normen eine Dachstuhlkonstruktion mit Lastreserven, jedoch kann das zusätzliche Gewicht einer PV-Anlage diese mitunter zu stark verringern – dann kann beispielsweise Schneefall problematisch werden.
Typischerweise beträgt das Gewicht einzelner Solarplatten einer PV-Anlage 10 bis 12 kg / m², hinzu kommt die Unterkonstruktion von 7 bis 15 kg / m². Ein Modul kommt also auf Quadratmetergewichte zwischen zirka 17 und 27 kg.
Zudem ist je nach Konstruktion und Standort zusätzlicher Ballast nötig, um Windlasten abzufangen. Dies bedeutet weitere Lasten zwischen 10 und 25 kg / m², die dementsprechend um die Anzahl der Platten multipliziert werden müssen.
Da in vielen Bundesländern PV-Anlagen baugenehmigungsfrei errichtet werden können, empfiehlt sich angesichts dieser Zusatzlasten dringend eine vorherige statische Überprüfung der Dachkonstruktion durch einen Fachmann. Das ist insbesondere bei weitläufigen (Hallen-) Dächern und generell älteren Konstruktionen sinnvoll.
Solaranlage planen: Ausrichtung und optimaler Neigungswinkel
Photovoltaikanlagen erzeugen immer Strom, sobald Sonnenlicht auf sie fällt – jedoch nicht immer dieselbe Menge. Für einen maximal effektiven Betrieb ist ein Lichteinfall genau senkrecht zur PV-Anlage notwendig.
Jede Winkelabweichung in der Horizontalen und Vertikalen vermindert den Ertrag. Für die Praxis bestehen allerdings verschiedene Herausforderungen.
Herausforderung
Sonnenstand
- Sonnenverlauf: Die Sonne wandert in ebenem Gebiet im Tagesverlauf in einem 180-Grad-Bogen von 90° (Osten) bis -90° (Westen). Nur mittags beträgt der Azimutwinkel im Zenit exakt 0°.
- Jahreszeitlicher Sonnenstand: Die Höhe des Sonnenstandes verändert sich im Jahresverlauf. Auf dem 50. nördlichen Breitengrad beispielsweise (Höhe Mainz) steht sie zur Sommersonnenwende bei 63,45°, zur Wintersonnenwende hingegen nur bei 16,55°.
- Einfluss des Breitengrads: Die Höhe des Sonnenstandes unterscheidet sich ferner vom Breitengrad des jeweiligen Standortes. Dadurch ist die Sonnenenergie (auf der Nordhalbkugel) in südlicheren Arealen generell stärker. Das Licht muss durch den steileren Auftreffwinkel eine geringere Atmosphärendistanz durchdringen und wird dadurch weniger abgeschwächt.
- Örtliche Gegebenheiten: Hinzu kommen örtliche Herausforderungen, etwa Abschattungen durch Geländeformationen oder Gebäude. Auch die Art des Daches spielt eine Rolle: Auf einem Flachdach beispielsweise können alle Module problemlos nach Süden, Westen oder Osten weisen, wohingegen bei einem Satteldach rechnerisch nur die halbe Dachfläche sonnengünstig liegt.
In der Folge kann eine festinstallierte Photovoltaikanlage nur an wenigen Tagen im Jahr ihr absolutes Leistungsmaximum liefern. In Deutschland erfolgt eine Installation der PV-Anlage deshalb mit zirka 35° Neigung in südlicher Ausrichtung. Dies garantiert über den gesamten Tages- und Jahresverlauf eine möglichst hohe Gesamtauslastung.
Je nach örtlichen Gegebenheiten (etwa in Tallagen) kann jedoch eine andere Ausrichtung nötig sein. Erste Überblicke bieten die regionalen Solarkataster. Jedoch kann nur eine exakte Evaluierung des Standortes durch Experten endgültige Antworten geben.
Der Wirkungsgrad der einzelnen Solarmodule
Die Leistungsfähigkeit und somit der Ertrag einer Photovoltaikanlage und dadurch aller damit verbundenen Ladepunkte und Kosten für das E-Auto-Laden ist das Ergebnis eines fein austarierten Zusammenspiels verschiedener Kenndaten. Der Wirkungsgrad der Module (Modulwirkungsgrad) ist dabei der erste Schlüssel, noch vor einer sonnengünstigen Ausrichtung.
Dieser Wert bezeichnet die generelle Leistungsfähigkeit eines Moduls unter besten Umgebungsbedingungen rein durch seine Konstruktion. Das heißt: Die auftreffende Sonnenenergie wird durch die abgegebene elektrische Energie dividiert. Standardmäßig nimmt man dafür 1.000 Watt (W) Einstrahlungsenergie bei 25 °C Modultemperatur und einer Luftmasse von 1,5 an – die Sonne muss durch einen schrägen Einfallswinkel die 1,5-fache reale Atmosphärendicke durchdringen.
Leistung und Ertrag durch Kilowatt-Werte
Durch Umgebungsbedingungen, Ausrichtung, Modulwirkungsgrad und Umfang der Photovoltaikanlage ergeben sich Leistungskennwerte bezüglich der abgegebenen elektrischen Energie. Hierbei sind zwei Kenngrößen von besonderer Bedeutung:
Anlagengröße nach Strombedarf dimensionieren
Ein Teilschritt der PV-Anlagenplanung, der oft unterschätzt wird, ist die Dimensionierung: Die passende Anlagengröße ergibt sich aus dem Jahresstromverbrauch des Gebäudes und der verfügbaren Dachfläche, nicht aus einer pauschalen Modulzahl.
Als Richtwert für die Flächenplanung gilt: Pro Kilowatt Peak (kWp) installierter Leistung werden bei modernen kristallinen Modulen je nach Modultyp etwa 5 bis 7 Quadratmeter belegbare Dachfläche benötigt. Damit lässt sich eine geplante Anlagengröße bereits grob mit der vorhandenen Dachfläche abgleichen, bevor ein Fachbetrieb im Rahmen der eigentlichen Anlagenplanung die exakte Auslegung übernimmt.
Anlagenertrag und Amortisationsdauer bei der PV-Anlagenplanung
Die Anschaffungskosten einer Photovoltaikanlage dividiert durch die eingesparten Ausgaben für Netzstrom ergeben einen Gesamtwert. Je mehr eine PV-Anlage durch optimale Standort- und Sonnenbedingungen leistet und je mehr Strom davon ohne Netzeinspeisung genutzt wird, desto schneller hat sich das System amortisiert. Diese nötige Transparenz ist ein weiterer wichtiger Grund, auf eine Wallbox mit Stromzähler zu setzen.
Relevant in diesem Zusammenhang ist ein Näherungswert bezüglich der kWp-Leistung. In Deutschland geht man hier von folgendem Wert aus:
Pro installiertem kWp erzeugt eine Photovoltaikanlage jährlich etwa 1.000 kWh Strom.
Eine größere PV-Anlage mit 25 kWp auf dem Dach eines Mietshauses würde dementsprechend 25.000 kWh Strom erzeugen. Zum Vergleich: Ein durchschnittliches Elektroauto benötigt zirka 15 kWh pro 100 km.
In diesem Zusammenhang bedeutet jede Eigenstromnutzung eine schnellere Amortisation. Stromspeicher können hierbei stark helfen, da bei einer PV-Anlage Erzeugung und Verbrauch zeitlich nicht immer zusammenfallen. Wird die Photovoltaik mit einer intelligenten Wallbox gekoppelt, dann ist es unter bestimmten technischen Voraussetzungen sogar möglich, Elektroautos als Stromspeicher zu nutzen.
Als weiterer Näherungswert für die Amortisation gilt hier Folgendes:
Bei einer eigenfinanzierten PV-Anlage mit Speicher und dadurch Eigenverbrauch von etwa 100 Prozent beträgt die Amortisationsdauer typischerweise maximal 10 Jahre.
Danach betragen die Gestehungskosten nur noch wenige Cent – das, was für die Wartung der Photovoltaikanlage anfällt.
Eigenverbrauchsquote und Autarkiegrad
Ohne Batteriespeicher erreichen private PV Anlagen typischerweise rund 25 bis 35 Prozent Eigenverbrauch, weil Erzeugung und Verbrauch zeitlich auseinanderfallen. Mit einem passend dimensionierten Batteriespeicher sind etwa 65 bis 80 Prozent Eigenverbrauch realistisch, in optimal abgestimmten Systemen auch darüber.
Degradation von PV-Anlagen: Was Sie bei der Planung beachten sollten
In einer Photovoltaikanlage bewegt sich nichts. Es erfolgt also keinerlei mechanische Abnutzung. Dennoch sorgt das Funktionsprinzip der im Silizium der Solarzellen wandernden Elektronen für eine gewisse Abnutzung auf molekularer Ebene. Sie vermindert über die Jahre sowohl Anlagenertrag als auch -leistung. Hier gelten aktuell folgende Kennwerte:
- Sofort nach Inbetriebnahme kommt es in den ersten Tagen zu einer Degradation von 1 bis 2 Prozent. Dies ist jedoch unerheblich, da die Leistungsangaben der Hersteller für die Module bereits diesen Wert beinhalten.
- Bei den üblichen kristallinen Modulen beträgt die Degradation pro Betriebsjahr realistische 0,1 bis 0,2 Prozent. Der häufig verwendete Wert von 0,5 Prozent ist deshalb eher hoch angesetzt.
- Nach 10 Betriebsjahren erreicht eine Photovoltaikanlage deshalb noch mindestens 95 Prozent ihres ursprünglichen Wirkungsgrades. Selbst nach 25 Jahren sind es noch zirka 87 Prozent.
Zudem muss die Ertrags- und Leistungsminderung durch Verschmutzung einbezogen werden. Durch die Modulneigung haben PV-Anlagen zwar eine gewisse Selbstreinigungsfähigkeit bei Niederschlägen. Dennoch sollte eine Photovoltaikanlage im fünfjährlichen Turnus gereinigt werden – an schmutzigeren Standorten wahrscheinlich häufiger.
Photovoltaikanlage planen: So läuft die Planung in der Praxis ab
Von der Idee bis zur funktionsfähigen PV-Anlage mit Ladestationen für Elektroautos ist es kein weiter Weg. In der Praxis zeigt sich jedoch immer eine ähnlich gelagerte Abfolge von Schritten.
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Schritt 1: Standortanalyse
Es wird vor Ort überprüft, welche Art von Photovoltaikanlage sich hier überhaupt installieren lässt:
- Lokale Sonneneinstrahlung,
- zur Verfügung stehende Flächen und
- statische Erwägungen
werden diesbezüglich eruiert. Am Ende dieses Schrittes steht nicht nur die Antwort, ob der Standort sich generell eignet, sondern überdies, welche solaren Erträge hier realistisch machbar sind. Wer eine Solaranlage plant, kann sich zusätzlich mit einem Online-Tool, einem sogenannten PV-Anlage-Planer, eine erste Einschätzung holen und die PV-Anlage so bereits vorab online planen.
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Schritt 2: Anlagendefinition
In diesem Schritt wird die eigentliche Photovoltaikanlage definiert:
- Die Art der Mode und deren Anzahl,
- die Art der Unterkonstruktion, deren Befestigung und etwaiger Ballast,
- die gewünschte Art der Nutzung, etwa als Photovoltaik-Inselanlage für Elektroautos mit Stromspeicher ohne Netzeinspeisung,
- die Zahl der Ladepunkte und die Art und Weise, wie die Wallboxen mit der PV-Anlage gekoppelt werden,
- die gewünschte Art des Lastenmanagements, um beim E-Auto-Laden die Kosten zu minimieren.
Auch die Wahl des Wechselrichters spielt hier eine Rolle, da er den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt und meist die Komponente mit der kürzesten Lebensdauer in der Anlage ist. Ferner werden in diesem Schritt automatisch die weiteren Umbaumaßnahmen definiert. Beispielsweise die elektrischen Leitungen, um die Wallboxen mit der PV-Anlage zu koppeln.
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Schritt 3: Anbieterauswahl
Es gibt viele Hersteller von Photovoltaik, dazugehörigen Systemen sowie Unternehmen, welche die praktische Durchführung der Installation übernehmen. In der Praxis überschneidet sich dieser Schritt oftmals mit dem Vorherigen, da bei der Anlagendefinition oft automatisch bereits eine Filterung der Anbieter aufgrund deren Portfolio erfolgt. So bietet es sich etwa an, einen Wallbox-Komplettanbieter mit einem ebensolchen für die PV-Anlage zu kombinieren.
In diesem Schritt werden zudem Kostenvoranschläge eingeholt. Dies ist nötig, um einen möglich exakten Kostenüberblick zu bekommen. -
Schritt 4: Finanzierung
Wenn die Kosten bekannt sind, kann die Finanzierung gesichert werden. Hierbei gilt, dass eine Fremdfinanzierung die Amortisation verlängert. Dies aufgrund der notwendigen Zinszahlungen. Wichtig ist hierbei zudem, die möglichen Förderungsmittel zusammenzutragen. Sowohl für private als auch gewerbliche PV-Anlagen sowie den Einbau von Ladepunkten existieren zahlreiche Förderprogramme auf Bundes-, Landes- sowie weiter unten angesiedelten Ebenen. Die offizielle Förderdatenbank des Bundesministeriums für Wirtschaft und Klimaschutz liefert hierfür eine transparente Anlaufstelle.
Wenn diese Schritte durchgeführt wurden, verbleibt nur noch die Installation der Anlage, deren Inbetriebnahme und – äußerst wichtig – die Anmeldung aller Komponenten bei den entsprechenden Stellen: Die PV-Anlage muss bei der Bundesnetzagentur angezeigt werden; die Wallboxen hingegen beim Netzbetreiber. Falls es sich um öffentlich zugängliche Ladepunkte handelt, müssen diese ebenfalls der Bundesnetzagentur gemeldet werden.
Häufige Fragen zur PV-Anlagenplanung
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Lohnt es sich, eine PV-Anlage zu mieten oder zu kaufen?
Eine PV-Anlage lässt sich kaufen oder über ein Mietmodell nutzen. Beim Kauf trägt der Eigentümer die Investition selbst und profitiert nach der Amortisation von nahezu kostenfreiem Strom. Beim Mietmodell bleibt der Anbieter Eigentümer der Anlage; die Einstiegshürde ist geringer, dafür wird über die gesamte Vertragsdauer eine feste Rate gezahlt. Welches Modell sich rechnet, hängt von Eigenkapital, Eigenverbrauchsquote und Vertragslaufzeit ab.
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Wie hoch ist die aktuelle Einspeisevergütung für eine PV-Anlage?
Für nicht selbst genutzten Strom gibt es eine Einspeisevergütung nach EEG. Seit dem 1. Februar 2026 sind das bei Teileinspeisung 7,78 Cent/kWh für Anlagen bis 10 kWp und 6,73 Cent/kWh für den Anlagenteil von 10 bis 40 kWp. Ab dem 1. August 2026 sinken diese Sätze planmäßig um 1 Prozent auf 7,71 bzw. 6,67 Cent/kWh. Da sich der Satz halbjährlich reduziert, ist der Zeitpunkt der Inbetriebnahme entscheidend – er gilt dann für 20 Jahre. Wirtschaftlich attraktiver bleibt in der Regel der Eigenverbrauch, den ein Energiemanagement-System gezielt erhöht.
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Welche Anlagengröße (kWp) brauche ich, wenn ich eine PV-Anlage plane?
Als Faustregel gilt: Jahresstromverbrauch in kWh × 1,5 ÷ 1.000 = grobe kWp-Leistung zur reinen Bedarfsdeckung. Planen Sie zusätzliche Verbraucher wie eine Wärmepumpe oder ein E-Auto von Anfang an ein, sollte der Faktor auf 2,0 bis 2,5 steigen, da größere Anlagen pro kWp wirtschaftlicher sind. Pro kWp werden bei modernen Modulen rund 5 bis 6 m² Dachfläche benötigt, und eine Anlage erzeugt in Deutschland je kWp im Mittel etwa 1.000 kWh Strom pro Jahr (je nach Standort und Ausrichtung 900 bis 1.100 kWh).
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Worauf ist beim Anbieter- und Angebotsvergleich zu achten?
Angebote sollten als Festpreis vorliegen und alle Posten enthalten: Module, Wechselrichter, Speicher, Unterkonstruktion, Gerüst, Montage, Anmeldung und ggf. den Umbau des Zählerschranks. Seriöse Fachbetriebe besichtigen das Dach vor dem Angebot, rechnen transparent ab und weisen die verbauten Komponenten konkret aus. Mehrere Vergleichsangebote und Referenzen schaffen zusätzliche Sicherheit.
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Muss ich meine PV-Anlage versichern?
Eine PV-Anlage lässt sich über drei Wege absichern: als Ergänzung zur bestehenden Wohngebäudeversicherung, über eine eigenständige Photovoltaik-Versicherung oder über eine separate Elektronikversicherung für die technischen Komponenten. Viele bestehende Gebäudeversicherungen schließen Schäden an der PV-Anlage automatisch ein, andere verlangen eine separate Meldung oder einen Zusatzbaustein. Vor der Installation lohnt sich deshalb die Rückfrage beim bestehenden Versicherer, ob die Anlage bereits mitversichert ist oder ergänzt werden muss.
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Kann ich meine Wallbox direkt mit der PV-Anlage koppeln?
Ja. Wird die Photovoltaik mit einer intelligenten Wallbox gekoppelt, sinken die Kosten fürs E-Auto-Laden auf etwa 8 bis 11 Cent/kWh statt rund 30 bis über 40 Cent/kWh bei Netzstrom, je nach Tarif. Ein Energiemanagement-System steuert dabei den Vorrang zwischen Haushalt, Speicher und Ladepunkt, sodass möglichst viel Solarstrom direkt ins Fahrzeug fließt. Unter bestimmten technischen Voraussetzungen lässt sich das E-Auto sogar als Speicher nutzen.
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Wie viel Eigenverbrauch ist mit und ohne Speicher möglich?
Ohne Batteriespeicher erreichen private Anlagen real etwa 25 bis 35 Prozent Eigenverbrauch. Mit einem passend dimensionierten Stromspeicher steigt die Quote auf etwa 65 bis 80 Prozent, da Erzeugung und Verbrauch zeitlich entkoppelt werden. Da Eigenverbrauch deutlich lohnender ist als die Einspeisung, verkürzt jede zusätzlich selbst genutzte Kilowattstunde die Amortisationszeit.