Auslegung einer PV-Anlage: So dimensionieren Sie die Module richtig
Eine der wesentlichen Fragen bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist: Wie groß sollte sie ausfallen? Und diese Frage ist gar nicht so einfach zu beantworten. Die optimale Größe der PV-Anlage ist nämlich von vielen Faktoren abhängig. In diesem Beitrag werden wir etwas genauer beleuchten, worauf bei der Auslegung einer PV-Anlage zu achten ist, welche Rolle dabei die zur Verfügung stehende Dachfläche spielt und welche Möglichkeiten Sie für die Planung haben.
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Auslegung einer PV-Anlage: Diese Rolle spielt das Nutzungsverhalten
Die ausschlaggebenden Punkte bei der Dimensionierung einer PV-Anlage sind das Nutzungsverhalten und die individuelle Zielsetzung, die Sie mit der Installation verfolgen.
Die grundsätzliche Nutzung: Eigenverbrauch, Einspeisung oder Autarkie?
Zunächst einmal sollten wir einige grundlegende Strategien unterscheiden, die sich auf die Dimensionierung Ihrer PV-Anlage auswirken:
- Volleinspeisung: Die Volleinspeisung hat sich dank damals hoher Einspeisevergütungen noch vor einigen Jahren gut gelohnt. Inzwischen sind die Vergütungen jedoch deutlich niedriger, und angesichts der hohen Preise für Strom aus dem öffentlichen Netz lohnt sich der Eigenverbrauch in der Regel mehr. Für die Volleinspeisung nutzt man im Regelfall die Dachfläche vollständig aus.
- Eigenverbrauch: Um einen möglichst hohen Eigenverbrauch zu erreichen, muss die Anlage ideal auf den Strombedarf der Bewohner ausgelegt sein. Die Eigenverbrauchsquote steigern Sie nicht über eine größere Anlage (das senkt eher die Wirtschaftlichkeit), sondern durch die Kombination mit einem Batteriespeicher.
- Autarkie: Ist Ihnen eine weitgehende Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetzwerk wichtig, muss die Photovoltaikanlage zunächst in der Lage sein, die erforderliche Strommenge zu produzieren – auch im Winter. Zugleich müssen Sie stark in Speichertechnologie investieren. Eine Autarkie von 100 Prozent ist mit einer PV-Anlage heute im Regelfall noch nicht wirtschaftlich, aber mit der richtigen Auslegung der Photovoltaik-Leistung pro m² möglich.
Und noch ein weiterer Faktor beeinflusst die Entscheidung über die Photovoltaik-Dimensionierung: Seit den weitreichenden Gesetzesänderungen im Jahr 2023 sind die Besitzer mit Photovoltaikanlagen bis 30 kWp Leistung von der Gewerbeanmeldung (und den damit verbundenen Formalitäten) befreit, ebenso wie von der EEG-Umlage. Eine Anlage dieser Größe ist auf normalen Einfamilienhäusern meist ohnehin nicht erreichbar. Entsprechend gibt es für Privatpersonen keine nennenswerten Begrenzungen mehr, wenn sie ihre PV-Anlage auslegen.
PV-Anlage richtig dimensionieren für einen normalen Stromverbrauch
Gehen wir für unser Beispiel von einem normalen Vier-Personen-Haushalt aus. Dieser hat durchschnittlich einen Stromverbrauch von 4.000 kWh im Jahr. Im Regelfall lässt sich dieser Bedarf mit einer Photovoltaikanlage mit etwa 4 bis 5 kWp Leistung gut abdecken, wenn die Bedingungen optimal sind. Passt die Dachausrichtung nicht ideal oder ist die Photovoltaikanlage im Verlauf des Tages teilweise verschattet, kann bei der PV-Anlagen-Auslegung eine größere Modulfläche erforderlich sein.
💡 Achtung: Auch wenn die Photovoltaikanlage 4.000 kWh im Jahr erzeugt, können Sie diese nicht automatisch voll nutzen. Ist tagsüber niemand zu Hause, wird der erzeugte Strom in das öffentliche Netz eingespeist. Erfahrungsgemäß können Sie nur etwa 30 Prozent des erzeugten Stroms selbst verbrauchen. Das lässt sich nur beeinflussen, wenn Sie einen Solarspeicher einsetzen. Dieser speichert den Überschuss tagsüber und stellt ihn abends und morgens zur Verfügung, wenn Sie viel Strom verbrauchen.
Wie viel Photovoltaik brauche ich für ein Einfamilienhaus mit Wärmepumpe?
In vielen Einfamilienhäusern gibt es inzwischen zusätzliche Stromverbraucher, die stark an der Leistung zehren. Berücksichtigen Sie diese von vornherein bei der Dimensionierung Ihrer Photovoltaikanlage. Wie viel zusätzliche Leistung Sie bei der Auslegung der PV-Anlage einplanen sollten, hängt von der jeweiligen Leistungsaufnahme ab.
Eine Wärmepumpe pauschal zu berücksichtigen, ist jedoch nicht ganz einfach. Je nachdem, ob Sie eine Luft-, Erdwärme- oder Grundwasserwärmepumpe nutzen, welche Jahresarbeitszahl diese aufweist und welchen Wärmebedarf Sie haben, kann der Stromverbrauch deutlich variieren.
Eine Beispielrechnung: Sie betreiben eine Wasser-Wasser-Wärmepumpe mit einer Jahresarbeitszahl von 5,0 und 10 Kilowatt. Sie läuft im Jahr durchschnittlich 2.000 Heizstunden. Somit weist die Wärmepumpe einen Stromverbrauch von 10 : 5,0 x 2.000 = 4.000 kWh auf. Entsprechend sollten Sie mit einem Mehrbedarf von etwa 4 bis 5 kWp an Photovoltaik-Leistung rechnen.
Die Rechnung kann jedoch ganz anders ausfallen, wenn es sich um eine weniger effiziente Luftwärmepumpe handelt, die nur eine Jahresarbeitszahl von 2,5 aufweist. Dann stünde nämlich ein Stromverbrauch von rund 8.000 kWh und damit der doppelte PV-Bedarf auf dem Plan. Möchten Sie eine Photovoltaikanlage so auslegen, dass Sie damit auch Ihre Wärmepumpe abdecken können, rechnen Sie daher immer mit Ihrem realistischen Heizbedarf und der gewählten Wärmepumpe genau nach.
Sie wissen nicht genau, wie hoch Ihr Verbrauch in Zukunft sein könnte? Lassen Sie sich unverbindlich von unseren Solarexperten beraten:
Wie viel Photovoltaik brauche ich für ein Einfamilienhaus mit Elektroauto?
Möchten Sie die Größe der PV-Module korrekt einschätzen, sodass Sie den Strombedarf eines Elektroautos mit abdecken können? Dann rechnen Sie anhand der konkreten Verbrauchsdaten des Autos und Ihrer jährlichen Fahrleistung nach, wie viel Strom die Photovoltaikanlage zusätzlich erzeugen können muss.
In unserem Beispiel rechnen wir mit Durchschnittswerten: Der Deutsche fährt im Mittel 12.545 Kilometer (2022). Ein durchschnittliches Elektroauto hat einen Stromverbrauch von 22 kWh pro 100 Kilometer. Das entspricht also einem Stromverbrauch von 22 kWh x 12.545 km : 100 = 2.759,9 kWh. Sie sollten bei der Auslegung der PV-Anlage also rund 2,5 bis 3 kWp Leistung zusätzlich vorsehen.
Wichtig: Auch wenn Sie heute weder Wärmepumpe noch Elektroauto nutzen, sollten Sie die künftige Entwicklung im Auge behalten, wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage auslegen. Nachdem bereits viele Autohersteller ihren Ausstieg aus den Verbrennermotoren in den kommenden Jahren verkündet haben, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass Sie künftig ebenfalls ein Elektroauto fahren werden.
💡 Tipp: Auch wenn Sie aktuell weder Wärmepumpe noch E-Auto besitzen, berücksichtigen Sie bei der Dimensionierung auch eine potentielle, zukünftige Anschaffung größerer Stromverbraucher!
Berechnung Solaranlage: Wie groß sollte die Modulfläche sein?
Welche Größe Ihre Photovoltaik-Module aufweisen sollten, hängt wie angesprochen von vielen Faktoren ab. Gehen Sie davon aus, dass eine Photovoltaikanlage mit 1 kWp Leistung pro Jahr überschlagsmäßig etwa 1.000 kWh Strom erzeugt. Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Anhaltspunkt, auf welche Leistung Sie Ihre Photovoltaikanlage auslegen sollten:
| Benötigte Leistung | Stromverbrauch | Photovoltaik-Größe in kWp |
|---|---|---|
| Durchschnittlicher Singlehaushalt | 1.300 kWh | 1,3 kWp |
| 4-Personen-Haushalt | 4.000 kWh | 4,0 kWp |
| 4-Personen-Haushalt mit Wärmepumpe | 4.000 kWh + 4.000 bis 8.000 kWh | 8,0 bis 12,0 kWp |
| 4-Personen-Haushalt mit einem Elektroauto | 4.000 kWh + 2.800 kWh | 6,8 kWp |
| 4-Personen-Haushalt mit Wärmepumpe und einem Elektroauto | 4.000 kWh + 2.800 kWh + 4.000 bis 8.000 kWh | 12,0 kWp bis 14,8 kWp |
Verfügbare Dachfläche berechnen: So geht’s
Sie wissen nun, wie Sie die Größe Ihrer PV-Anlage berechnen. Das hilft allerdings alles nichts, wenn die Dachfläche nicht genügend Freiraum hergibt. Deshalb sehen wir uns nun an, wie Sie die Dachfläche korrekt berechnen. So gehen Sie vor:
Schritt 1: Zunächst benötigen Sie die Größe des Dachs. Wenn Ihnen die Baupläne Ihres Hauses vorliegen, können Sie diese daraus entnehmen oder zumindest anhand der Abmessungen berechnen. Ist das nicht der Fall, sollten Sie ein Lasermessgerät leihen. Damit können Sie die Dachfläche von einem sicheren Punkt aus ausmessen, ohne sich selbst in Gefahr zu bringen. Alternativ lassen Sie das Dach von einem Profi ausmessen.
Schritt 2: Ziehen Sie dann alle Flächen ab, die nicht nutzbar sind, beispielsweise für Fenster, Gauben, Dachleitern und Schornsteine. Berücksichtigen Sie außerdem Flächen, die zwar nicht belegt sind, auf die aber keine Module passen, etwa zwischen zwei eng beieinanderliegenden Fenstern.
Schritt 3: Prüfen Sie, ob es Flächen gibt, die im Tagesverlauf für lange Zeit beschattet sind. Diese sollten Sie bestenfalls nicht mit Solarmodulen belegen. Des Weiteren könnten auch Dachgauben und Schornsteine einen Schatten werfen. Berücksichtigen Sie Bäume neben dem Gebäude, die heute noch keinen Schatten werfen, aber infolge des weiteren Wachstums vielleicht in ein paar Jahren der Sonne im Weg stehen könnten.
Schritt 4: Nun prüfen Sie, wie viele Module Sie auf der möglichen Fläche platzieren können. Kontrollieren Sie dabei auch, ob sich der Platz eventuell durch die horizontale oder vertikale Anordnung besser ausnutzen lässt.
Wie viele PV-Module Sie auf der Dachfläche platzieren können, ist auch von der gewählten Art abhängig. Die heute weitverbreiteten monokristallinen Zellen brauchen zwischen 6 und 9 m² Fläche. Polykristalline Zellen hingegen benötigen 7 bis 10 m² Fläche. Die monokristalline Variante ist zwar etwas teurer. Dafür bringen Sie auf Ihrer Dachfläche mehr PV-Module unter und erreichen so eine höhere Ausbeute.
Auslegung beim Flachdach: Die Auslegung einer Photovoltaikanlage auf einem Flachdach ist ungleich schwerer. Hier kommt es nämlich nicht allein auf die Dachfläche an. Die PV-Module werden auf einer Ständerkonstruktion montiert, um den erforderlichen Neigungswinkel zu erreichen und die Sonnenstrahlen effektiv einzufangen. Da diese sich aber wiederum gegenseitig verschatten können, sollten Sie bei der Auslegung einer PV-Anlage unbedingt einen Fachmann hinzuziehen.
Batteriespeicher: So optimieren Sie den Eigenverbrauch Ihres PV-Systems
Eine große Rolle spielt bei der Auslegung Ihrer PV-Anlage auch der Einsatz eines Solarspeichers. Dieser kann die Eigenverbrauchsquote deutlich erhöhen. Er speichert den überschüssigen Strom zwischen und ist in der Lage, ihn in den Abend- oder Morgenstunden abzugeben, wenn die Sonne nicht scheint und die Photovoltaikanlage keinen Strom erzeugt.
Die Optimierung mithilfe eines Solarspeichers klappt allerdings nur, wenn er auf Ihren Strombedarf angepasst ist. Ist die Photovoltaikanlage an Ihrem Stromverbrauch angelehnt, können Sie sich bei der Auswahl der richtigen Größe des Solarspeichers an folgender Faustformel orientieren:
Speicherkapazität = 1 kWh pro 1 kWp Anlagenleistung
Betreiben Sie also eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 15 kWp, sollte Ihr Batteriespeicher etwa eine Kapazität von 15 kWh aufweisen.
Wann sich ein Solarspeicher für Sie lohnt, ist sehr individuell. Es kommt auf Ihr Nutzungsverhalten an, ebenso auf den Anschaffungspreis, die Anlagengröße und weitere Faktoren. In den letzten Jahren sind die Kosten für Batteriespeicher stark gefallen, sodass sich der Einsatz für immer mehr Haushalte rechnet.
Auslegung der PV-Anlage: So bekommen Sie Unterstützung
Eine Photovoltaikanlage korrekt auszulegen, ist auf dem Papier nicht ganz einfach. Deshalb haben Sie zwei Möglichkeiten, um sich Hilfe zu holen:
Dimensionierung der PV-Anlage durch einen Solarexperten
Möchten Sie auf Nummer sicher gehen, lassen Sie sich von einem Solarexperten beraten. Dieser hilft Ihnen bei der richtigen Auslegung Ihrer PV-Anlage. Wenden Sie sich gerne an die Photovoltaik-Experten von Otovo. Sie unterstützen Sie von der Planung über die Ausführung bis hin zur Inbetriebnahme Ihrer Photovoltaikanlage.
Planung mit einem Online-Tool
Nutzen Sie ein Online-Tool, um Ihre Photovoltaikanlage selbst auszulegen und zu planen. Dabei hilft Ihnen beispielsweise der Otovo-Solar-Planer. Anhand eines Satellitenbildes von Ihrem Haus können Sie Ihr Dach mit PV-Modulen belegen und so überprüfen, welche Anlagengröße sich umsetzen lässt. Selbstverständlich prüfen unsere Solarexperten immer nach, ob die Anlage wie geplant umsetzbar ist, damit es bei der Installation keine Probleme gibt. So können Sie sich vorab ein eigenes Bild machen und profitieren zugleich von der Expertise aus über umgesetzten 25.000 Solarprojekten in ganz Europa.
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