Mit Photovoltaik-Rechnern die Anlage planen

Stetig sinkende Kosten für Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) machen selbst erzeugten Solarstrom für immer mehr Hausbesitzer interessant. Mithilfe von Photovoltaik-Ertragsrechnern gewinnen Sie einen Überblick über die Wirtschaftlichkeit der zu errichtenden PV-Anlage. Es lässt sich beispielsweise

• der Photovoltaik-Ertrag einer geplanten Anlage berechnen
• herausfinden, wie sich Ausrichtung und Neigung eines Daches auf den Stromertrag auswirken
• ermitteln, wie hoch der Eigenverbrauchsanteil des Solarstroms einer PV-Anlage in etwa sein wird
• die benötigte Fläche für eine PV-Anlage bestimmter Leistung berechnen
• der Ertrag einer Photovoltaikanlage inklusive Solarstromspeicher herausfinden
• feststellen, inwieweit der Warmwasserbedarf durch eine solarbetriebene Wärmepumpe gedeckt werden kann.

Für all diese Fragen stehen verschiedene Photovoltaikrechner zur Verfügung, die jeweils unterschiedliche Aspekte berücksichtigen.

Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage kommt es u. a. auf den Standort der Anlage an, denn der mögliche Ertrag hängt wesentlich von der sogenannten Globalstrahlung ab. Diese gibt Aufschluss darüber, mit welcher Sonneneinstrahlung über das Jahr hinweg an einem bestimmten Ort zu rechnen ist. Im Süden Deutschlands ist dieser Wert höher als im Norden. Daher können Photovoltaikrechner erst nach Eingabe eines Standorts die wahrscheinliche Nennleistung einer Solaranlage – angegeben in Kilowatt peak (kWp) – ermitteln.

In Deutschland lässt sich grob von einem jährlichen Ertrag von etwa 800 bis 1.200 kWh pro kWp Nennleistung ausgehen. Der Ertrag hängt dabei auch vom Wirkungsgrad der PV-Anlage ab. Wer Ertrag und Kosten einer Photovoltaikanlage berechnen möchte, sollte daher auch den Wirkungsgrad der Anlage mit einbeziehen, der von der konkreten Ausgestaltung abhängig ist. Auch wenn die Kabel eine gewisse Rolle spielen, bestimmt vor allem der Wechselrichter und damit die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom, wie viel von dem erzeugten Strom tatsächlich genutzt werden kann.

Für die Wirtschaftlichkeit einer Anlage spielt neben dem Ertrag auch der durchschnittliche Stromverbrauch eines Haushalts eine Rolle. Mithilfe dieser Kennzahl können mit dem entsprechenden PV-Ertragsrechner auch einzusparende Stromkosten ermitteln werden. Darüber hinaus lässt sich damit abschätzen, wie hoch der Gewinn in etwa sein wird, der sich beim Einspeisen überschüssigen Solarstroms ins öffentliche Stromnetz ergibt.

Den größtmöglichen Ertrag liefert eine Photovoltaikanlage, wenn sie exakt nach Süden ausgerichtet ist und der Neigungswinkel der Solarmodule je nach Breitengrad zwischen 30 und 35 Grad beträgt. Abweichungen von dieser idealen Ausrichtung einer PV-Anlage sind zwar grundsätzlich mit einem geringeren Stromertrag verbunden, aber erst ab einem bestimmten Grad der Abweichung wird die Einbuße signifikant hoch ausfallen.

Mithilfe eines Photovoltaikrechners lässt sich der mögliche Ertrag einer PV-Anlage je nach Neigungswinkel und Dachausrichtung ermitteln. So kann man vor Errichtung einer Solaranlage die Investitions- und Betriebskosten der möglichen Strompreisersparnis und den Einnahmen aus der Einspeisevergütung gegenüberstellen. Daraus lässt sich errechnen, ob und nach welcher Zeit sich die Anschaffung amortisiert.

Photovoltaikrechner für die Berechnung des Eigenverbrauchs nutzen

In aller Regel erweist sich der Kauf einer Photovoltaikanlage als umso wirtschaftlicher, je größer der Anteil an Strom ist, der für den Eigenverbrauch genutzt wird. Um diesen Anteil zu steigern, wird ein Energiemanagement und/oder ein Speicher benötigt. Mit dem entsprechenden Rechner lässt sich zum Beispiel der Eigenverbrauch bei unterschiedlicher Speichergröße berechnen. Er wird mit der erzeugten Strommenge einer Solaranlage ins Verhältnis gesetzt und auf diese Weise der sogenannte Autarkiegrad ermittelt.

Warum steigert der Eigenverbrauch die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage? Je mehr vom eigenen Strombedarf mithilfe des selbst erzeugten Solarstroms abgedeckt wird, desto weniger Strom muss aus dem öffentlichen Stromnetz hinzugekauft werden. Daher sollte man nach Möglichkeit zum Beispiel Waschmaschine, Geschirrspüler und andere energieintensive Geräte dann laufen lassen, wenn der Stromertrag einer Solaranlage am größten ist, nämlich tagsüber.

Wenn das nicht möglich ist, kann durch den Einsatz eines Stromspeichers für die Solaranlage der Eigenverbrauch des erzeugten Solarstroms erhöht werden. Die tagsüber erzeugte Energie lässt sich dann auch in den Abend- und Nachtstunden abrufen.

Die erforderliche Solarmodul-Fläche berechnen

Für die angemessene Dimensionierung einer PV-Anlage spielt u. a. die Art der Solarmodule eine Rolle. Mono- und polykristalline Solarmodule benötigen bei gleicher Leistung weniger Platz, dafür sind Dünnschicht-Solarmodule preisgünstiger.

Bei einem Flachdach ist für die Dimensionierung der PV-Anlage zu berücksichtigen, dass auf der gleichen Fläche weniger Module installiert werden können. Aufgeständerte Module können sich gegenseitig verschatten, wenn sie zu eng stehen, deshalb muss mehr Platz zwischen ihnen frei bleiben.

Photovoltaikrechner für PV-Anlagen samt Stromspeicher

Mithilfe eines entsprechenden Rechners lässt sich der Ertrag einer Photovoltaikanlage berechnen, an der ein Stromspeicher angeschlossen ist. Mit dessen Hilfe kann gewonnener Solarstrom so lange gespeichert werden, bis er im Haushalt gebraucht wird. Das bedeutet, dass in Summe mehr Strom für den Eigenbedarf genutzt werden kann. 

Die Kapazität des Speichers sollte sowohl der PV-Anlage als auch dem Haushalt angemessen sein: Ist der Solarstromspeicher zu klein, deckt die Anlage auch nur einen Teil des tatsächlichen Strombedarfs des Haushalts. Eine zu große Kapazität bewirkt hingegen, dass Strom gespeichert wird, der gar nicht verbraucht werden kann, wodurch potenzielle Einnahmen aus der Einspeisevergütung verlorengehen – nicht zu vergessen, dass die Anschaffungskosten für den Stromspeicher höher liegen und die höhere Speicherkapazität gar nicht genutzt werden kann.

Für die Größenberechnung eines Stromspeichers ist also sowohl der durchschnittliche Stromverbrauch als auch das individuelle Verbrauchsprofil des Haushalts von Belang. Das Verbrauchsprofil berücksichtigt beispielsweise, ob und wie viel Strom tagsüber und wie viel nach Sonnenuntergang abgerufen wird.

Der Photovoltaikrechner für Anlagen mit Speicher berechnet sowohl den für den Eigenverbrauch nutzbaren Strom als auch den Autarkiegrad eines Haushalts. Letzterer beschreibt, wie unabhängig ein PV-Anlagenbetreiber von regulären Stromanbietern ist – und damit auch von der Entwicklung der Strompreise.

Übrigens: Wer die Kosten für einen Photovoltaikspeicher berechnet, sollte die öffentliche Förderung von Stromspeichern einbeziehen. Sie wird nach vorherigem Antrag sowohl beim Kauf einer PV-Komplettanlage als auch bei der Nachrüstung einer bestehenden Solaranlage mit einem Stromspeicher gewährt.

Auch die denkbare Kombination von Photovoltaik und Wärmepumpe z.B. zur Heizungsunterstützung lässt sich mithilfe eines speziellen Rechners auf Wirtschaftlichkeit prüfen.

Zunächst ist dabei die Frage zu beantworten, ob ausschließlich eine Wärmepumpe betrieben werden soll oder ob in die Berechnung auch die Heizungsunterstützung per Solarthermie einfließen soll. Im letzteren Fall lässt sich mittels Rechner sowohl die richtige Größe eines Solarkollektors als auch des Speichers bestimmen.

In den Wintermonaten wird der Strom aus einer Solaranlage lediglich unterstützend für Warmwasserbereitung und Heizung genutzt werden können. Für die Berechnung, inwieweit eine Solaranlage dies auf wirtschaftliche Weise tun kann, muss der wahrscheinliche jährliche Bedarf an Strom, Warmwasser und Heizenergie bekannt sein.