Photovoltaikanlagen - Was Sie vor dem Kauf wissen müssen

Steigende Strompreise, Klimawandel, Umweltverschmutzung: Immer mehr Menschen setzen bei der Stromerzeugung auf saubere und ökologisch nachhaltige Energiequellen wie die Sonne. Die installierte Leistung von Photovoltaikanlagen ist heute mehr als 400-mal so groß wie noch vor 20 Jahren. Im Jahr 2022 erzeugten ca. 2,5 Millionen Solaranlagen mit einer Gesamtleistung von knapp 60 Gigawatt Peak (Stand Oktober 2022) rund 10 Prozent des in Deutschland produzierten Stromes.  Ende 2023 waren es 3,7 Millionen Anlagen mit 81,5 GWp, die 12 % unseres Stroms produzierten (Quelle). 

Experten rechnen damit, dass der Ausbau in den nächsten zwei Jahrzehnten gerade im Bereich Photovoltaikanlagen auf Eigenheimen noch einmal deutlich an Tempo zulegen wird. Im Rahmen der angestrebten CO₂-freien Energieversorgung wird der Anteil der Photovoltaik an der Stromproduktion auf ca. ein Drittel anwachsen. 

Eine Photovoltaikanlage erzeugt elektrischen Strom aus Sonnenenergie. Herz der PV-Anlage sind Solarmodule, in denen Solarzellen zusammengeschaltet sind. Diese Zellen wandeln auf Grundlage des photoelektrischen Effektes die Sonneneinstrahlung in Gleichstrom um. 
 Im engeren Sinne besteht die Photovoltaikanlage also aus den zusammengeschalteten Solarmodulen. Da sowohl im Hausnetz als auch im öffentlichen Stromnetz Wechselstrom fließt, muss der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt ein Wechselrichter, der somit integraler Bestandteil einer typischen Photovoltaikanlage ist. 
Die selbst erzeugte Solarenergie kann direkt im eigenen Haushalt genutzt werden (Nutzer einer Photovoltaikanlage werden somit zum Prosumer). Besteht dort kein Bedarf, kann sie ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Soll der Solarstrom zu einem anderen Zeitpunkt, also z. B. in der Nacht oder bei schlechtem Wetter genutzt werden, oder besteht keine Verbindung zum öffentlichen Netz (Inselanlage) muss der überschüssige Solarstrom in einer Batterie (Stromspeicher) oder zum Beispiel in Form von Heißwasser gespeichert werden.

Eine ausführliche Erläuterung zur Funktion der Photovoltaikanlage finden Sie hier.

Gibt es einen Unterschied zwischen Photovoltaikanlage und Solaranlage?

Solaranlage ist der Oberbegriff für Anlagen zur Erzeugung von technisch nutzbarer Energie aus Sonnenenergie. Handelt es sich bei der nutzbaren Energie um Strom, spricht man von einer Photovoltaikanlage, bei Wärme um eine solarthermische Anlage. Umgangssprachlich werden Photovoltaikanlage und Solaranlage jedoch häufig synonym verwendet.

Der überwiegende Teil der Photovoltaikanlagen im privaten Sektor wird als Auf-Dach-Anlage auf einem Schrägdach installiert. Das bedeutet, dass auf dem Dach ein Gestell errichtet wird, auf dem dann die Module befestigt werden. Bei den Modulen handelt es sich im Allgemeinen um Glas-Folie-Module oder Glas-Glas-Module.

Nicht ganz so weit verbreitet wie Auf-Dach- sind In-Dach-Anlagen, bei denen die Solarmodule direkt in die Dachhaut integriert werden. Das heißt, ein Teil der Ziegel wird durch die Module ersetzt. Insbesondere im Rahmen einer Dachsanierung bietet es sich an, über diese Variante nachzudenken, da so Baukosten gespart werden können. Bei Solar-Carports oder Solar-Terrassen besteht das Dach meist vollständig aus den Modulen, die auf einer stabilen Unterkonstruktion aufliegen.

Module lassen sich aber nicht nur auf dem Dach, sondern auch als Fassadenanlage installieren. Dabei ist zu beachten, dass die Leistung von Fassadenanlagen meist geringer ausfällt als bei flächenmäßig gleich großen Dachanlagen. Grund dafür ist der ungünstigere Neigungswinkel der Module.

Wer selbst über kein eigenes Haus oder Grundstück verfügt, kann bisher vor allem Kleinst- und mobile Photovoltaikanlagen nutzen. Als Balkonanlagen oder Balkonkraftwerk bezeichnete Bausätze aus ein bis zwei Modulen und einem Wechselrichter machen es auch Mietern möglich, Solarstrom zu gewinnen.

Kommerziell genutzte Anlagen in Solarparks werden meist direkt auf dem Boden „aufgeständert“, d.h. auf ein Gestell montiert. Das erlaubt eine optimale Ausrichtung und senkt die Baukosten. Ebenfalls aus Kostengründen kommen hier vor allem die günstigeren Dünnschicht-Module zum Einsatz. In jüngster Zeit erlebt das Thema der Agrar-Photovoltaik einen Aufschwung, bei dem der Platz unter den aufgeständerten Modulen landwirtschaftlich genutzt wird. Ein Verfahren, das sich insbesondere für schattenliebende Pflanzen anbietet.

Bisher wenig für Photovoltaik genutzte Flächen erobern auch sogenannte „schwimmende PV-Anlagen“, bei denen die Module direkt auf dem Wasser aufliegen. Vorteil dieser Konstruktionen ist die gute Hinterkühlung der Module, die einen hohen Wirkungsgrad ermöglicht. Stehende Gewässer wie Baggerseen profitieren dabei von einer geringeren Aufheizung im Sommer. Grundsätzlich sollten die schwimmenden Anlagen nur auf wirtschaftlich genutzten Gewässern eingesetzt werden.

Komponenten einer Photovoltaikanlage

Essentielle Bestandteile einer Photovoltaikanlage sind:

• Solarmodule
• Wechselrichter
• Unterkonstruktion (nicht bei Indach-Anlagen)
• PV-Kabel
• Zähler und Sensoren

Als Erweiterungen der Anlage bieten sich an:

• Energiemanagementsystem
• Speicher
• Wallbox
• Wärmepumpe
• Heizstab

Mehr zu den einzelnen Bestandteilen einer PV-Anlage erfahren Sie hier.

Stärke der Sonneneinstrahlung

In allen Regionen Deutschlands ist die Sonneneinstrahlung ausreichend hoch, um eine Photovoltaikanlage wirtschaftlich zu betreiben. Als grobe Faustformel gilt: 1 kWp installierte Leistung erzeugt in etwa 1.000 kWh Solarstrom pro Jahr. Ein Drei-Personenhaushalt mit einem Jahresverbrauch von 4.000 kWh sollte also mindestens eine 4 kWp-Anlage installieren.

Dachneigung

Auf Flachdächern werden die Solarmodule mit Hilfe von Metallrahmen in optimaler Ausrichtung „angekippt“, auf Schrägdächern parallel zur Dachfläche montiert. Grundsätzlich gilt: Eine Dachneigung zwischen 20° und 30° ist ideal für die Erzeugung von Solarstrom. Mit Hilfe der Unterkonstruktion lassen sich auf Schrägdächern jeoch nur geringe Neigungskorrekturen realisieren.

Dachausrichtung

Eine Dachausrichtung nach Süden ist für die Photovoltaik ideal. Allerdings können Photovoltaikanlagen auch auf Dachflächen angebracht werden, die anders ausgerichtet sind. So bringt z.B. die Kombination einer Ost-West-Anlage gute Erträge. 
Weicht die Ausrichtung vom Idealfall ab, kann es sein, dass eine höhere Anzahl an Modulen notwendig ist, um die gleiche Leistung zu erzielen. In jüngster Zeit gelten auch Dächer mit Nord-Ausrichtung nicht mehr als ungeeignet für die Photovoltaik. Bei gleichen Kosten für die Anlage, lassen sich hier Erträge von etwa 60 bis 70 % im Vergleich zur Südseite erzielen. Allerdings muss sehr genau betrachtet werden, ob sich die PV-Anlage dann auch noch wirtschaftlich lohnt.

Verschattung

Schatten kann bei einer Photovoltaikanlage zu einer verminderten Leistung führen. Solarzellen nutzen nur einen Teil des Sonnenlicht-Spektrums, der im diffusen Licht zu einem kleineren Teil enthalten ist. Der Leistungsabfall eines einzelnen Moduls beeinflusst aber die Leistung des gesamten Strangs. Werden z.B. von einem Modul nur 200 statt 300 W Leistung erzeugt, liefert der gesamte Strang aus 10 Modulen nur noch 2 statt 3 kW.

Deshalb ist es ratsam, die Dachfläche vor der Installation hinsichtlich einer möglichen Verschattung zu prüfen, also auch den zukünftigen Baumwuchs zu berücksichtigen oder Baupläne der Nachbarn in Betracht zu ziehen.

Lässt sich Schattenwurf nicht ausschließen, schaffen sogenannte smarte Module Abhilfe. Diese mit separater Leistungselektronik ausgestatteten Solarmodule ermöglichen z.B. die elektrische Überbrückung verschatteter Bereiche. Im obigen Beispiel würde das verschattete Modul abgeschaltet und der Anlagenstrang würde noch 2,7 statt nur 2 kW Leistung liefern.

Hauseigene Elektroinstallation

Für den Anschluss an das öffentliche Stromnetz müssen Solarkabel vom Dach bis in den Keller bzw. in den Hauswirtschaftsraum verlegt werden. Soll z.B. ein Elektroauto geladen oder eine Wärmepumpe betrieben werden, erhöhen sich die Ströme deutlich. Besonders in diesen Fällen ist es daher sinnvoll, einen Fachbetrieb zu Rate zu ziehen, der die Hausinstallation im Bedarfsfalle ertüchtigt.

Die Investition in eine Photovoltaikanlage rechnet sich trotz niedriger Einspeisevergütung. Doch zunächst erfordert eine Photovoltaikanlage eine größere Investition. Wir zeigen Ihnen, mit welchen Kosten Sie rechnen müssen, ab wann eine Anlage wirtschaftlich ist und welche Finanzierungsmöglichkeiten Sie haben.

Die Auslegung einer PV-Anlage bestimmt wesentlich die anfallenden Kosten. Wichtige Bemessungsgrößen sind der Jahresstromverbrauch des Haushaltes und die zur Verfügung stehende Dachfläche. Eine typische Photovoltaikanlage für einen Haushalt in Deutschland hat eine Maximalleistung von etwa 5 bis 10 kWp. Im Zuge der als Sektorenkopplung bezeichneten Nutzung von Strom für Elektromobilität und zur Wärmeerzeugung steigt der Strombedarf und damit auch die Größe der Anlagen. Wir empfehlen Ihnen daher: Lassen Sie sich zur Auslegung Ihrer PV-Anlage von einem Fachbetrieb beraten! Wenn die Finanzierung kein Problem darstellt, sollten Sie die Ihnen zur Verfügung stehende Dachfläche möglichst ausnutzen. Auch Fassadenanlagen oder Module auf dem Carport sind eine Möglichkeit, den Solarertrag zu erhöhen.

Auf-Dach-Photovoltaikanlagen werden mit einer Unterkonstruktion auf der vorhandenen Dacheindeckung angebracht und können somit gut auf Bestandsimmobilien, bei denen PV nachgerüstet werden soll, eingesetzt werden. Die Module werden in geringem Abstand zu den Dachziegeln installiert, wobei unbedingt auf eine ausreichende Luftzirkulation hinter den Modulen zu achten ist. Bei der Installation ist besondere Vorsicht geboten, um weder Dachziegel noch die Dämmung zu beschädigen.

Bei Ziegeldächern, die in Deutschland am weitesten verbreitet sind, werden zur Montage der Unterkonstruktion Haken in die Dachsparren geschraubt. Auf die Haken montiert der Installateur anschließend Schienen, in denen die Solarmodule befestigt werden. Je nach Modulart können diese verschraubt, eingehängt oder auch mit Klammern befestigt werden. Eine Alternative zu herkömmlichen Solar-Auf-Dach-Anlagen sind In-Dach-Systeme bzw. Fassadenanlagen.

Trotz eines geringen Wartungsbedarfs von PV-Anlagen darf dieses Thema nicht außer Acht gelassen werden. Eine Photovoltaikanlage besteht aus verschiedenen Komponenten, die zum einen den äußeren Einflüssen unterschiedlich stark ausgesetzt sind und zum anderen unterschiedlich hohe Lebensdauern haben. Besonders gering ist der Wartungsaufwand bei Solarmodulen. Im Vergleich dazu treten bei Verkabelungen und Wechselrichtern eher Beeinträchtigungen auf, die durch regelmäßige Wartungen schnell behoben werden können. Weitere Informationen zum Thema Wartung finden Sie hier.

Auch bei guter Wartung kann es zu Schäden an der Photovoltaikanlage kommen, durch technische Mängel oder durch Unwetter. Für diese Fälle und in Anbetracht der nicht unerheblichen Investitionskosten empfiehlt sich der Abschluss einer Photovoltaik-Versicherung.

Rechtliche Fragen rund um Photovoltaikanlagen

Bei der Installation einer PV Anlage sind immer auch rechtliche Fragen zu beachten. Dazu gehören u.a.:

•  Ist eine Baugenehmigung notwendig?
• Wie werden Einnahmen aus der Anlage steuerlich eingeordnet? 
• Welche Garantien/Gewährleistungen gelten für die Komponenten?

Für die Installation einer Photovoltaikanlage auf einem typischen Hausdach ist in der Regel keine Genehmigung erforderlich, da das Anbringen als bauliche Maßnahme gilt. Für die Installation an denkmalgeschützten Häusern gelten Sonderregeln. Daneben gibt es weitere Ausnahmefälle wie Anlagen, die aus dem Gebäude herausragen oder aus Vorgaben örtlicher Bebauungspläne resultieren.

Geltende Bauordnung beachten

Informieren können Sie sich zu den jeweiligen Vorschriften in den vor Ort geltenden Bauordnungen. Bezogen auf das natürliche Umfeld einer geplanten Anlage gilt besondere Vorsicht. Die Bauordnungen geben vor, inwieweit die Umgebung an die Erfordernisse einer Photovoltaikanlage angepasst werden darf. Darunter fällt beispielsweise, ob ein Baum gefällt werden darf, um die Verschattung zu verhindern.

Lassen Sie sich vor der Photovoltaik-Installation beraten!

Informieren Sie sich bitte vor der Installation einer Photovoltaikanlage über geltende Bauordnungen und eventuell notwendige Genehmigungen.

Weitere rechtlich relevante Themen betreffen die Finanzierung Ihrer Solaranlage. Viele Förderungen sind an Rahmenbedingungen gebunden, wie z.B. an eine Beantragung der Förderung vor dem Kauf der PV-Anlage. Auch das Thema Neubau oder Erweiterung spielt eine Rolle oder ob Sie die Anlage auf einem Privat- oder einem Firmengebäude errichten.

Meldepflichten Photovoltaik

Ist die Photovoltaikanlage einmal in Betrieb, ergeben sich daraus verschiedene Meldepflichten, so beim Netzbetreiber, beim Finanzamt und im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur. 

PV und Steuer

Betreiber*innen von Photovoltaikanlagen beziehen eine Einspeisevergütung, die vom Gesetzgeber im EEG festgeschrieben wurde. Darunter ist ein festgelegter Betrag zu verstehen, den Anlagenbetreiber für die Einspeisung des Solarstroms aus ihrer Anlage vom Netzbetreiber erhalten. Diese Einnahmen müssen in der Regel versteuert werden, es sei denn, Sie optieren auf eine Kleinunternehmerregelung. Das erspart Ihnen viel Bürokratie, damit verzichten Sie jedoch auf die Möglichkeit, die Kosten für die Anlage steuerlich abzusetzen. Seit der Einführung des Nullsteuersatzes auf Photovoltaik ist die Kleinunternehmerregelung für Anlagen bis 30 kWp jedoch zum Regelfall geworden, da sich keine wirtschaftlichen Nachteile mehr aus dieser Entscheidung ergeben.

Während des Betriebs ist die PV-Anlage in ökologischer Hinsicht unschlagbar: Es wird kein Brennstoff verbraucht, es entstehen weder CO₂ noch Abfälle. Die Energie, die für die Herstellung aufgewandt wird, ist in unter zwei Jahren wieder „eingespielt“. Danach erzeugter Solarstrom ist ein echter Gewinn für die Umwelt. Das bedeutet: Umso länger eine Photovoltaikanlage in Betrieb ist und die Solarmodule ihre Leistung bringen, umso umweltfreundlicher ist die Anlage. Ein Grund mehr, auf hochwertige Module zu setzen.

Wie bei jedem technischen Produkt gilt: Um eine Aussage über die ökologischen Auswirkungen von Solaranlagen treffen zu können, muss der gesamte Lebenszyklus betrachtet werden, von der Herstellung bis zur Entsorgung bzw. zum Recycling.