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Solaranlage von A bis Z – Alles was 2021 wichtig ist

Letztes Update: 21. April 2021

Lesedauer: 16 Minuten

Jens Burkhardt

Lesedauer: 16 Minuten

Jens Burkhardt

In diesem Artikel handelt es sich um eine Einführung in das Thema Solaranlagen. Am Ende werden Sie ein solides Grundverständnis über die Solarenergie haben. Zudem werden Sie über eine gute Entscheidungsgrundlage für eine mögliche Anschaffung einer Solaranlage verfügen.

Was ist eine Solaranlage?

Eine Solaranlage ist eine technische Anlage, die nutzbare Energie durch Umwandlung von Strahlenenergie (Sonnenlicht) erzeugt. Bei der Umwandlung in elektrischen Strom spricht man von Photovoltaik. Die Nutzung von Wärmeenergie wird als Solarthermie bezeichnet. Solaranlagen zählen zu den erneuerbaren Energien.

Durch eine Solaranlage ist es also möglich, dezentral Strom oder Wärme zu produzieren, und sich somit ein Stück weit unabhängig von Energieversorgern zu machen.

Zunächst schauen wir uns die Funktion der zwei Systeme, Photovoltaik und Solarthermie, an.

Funktion der Photovoltaikanlage

Die Photovoltaikanlage, kurz PV-Anlage, besteht im Kern aus Photovoltaik-Modulen (Solarpaneele). Diese werden aus mehreren (meisten 60 Stück) Solarzellen zusammen gesetzt. Trifft Lichtenergie auf diese Zellen, entsteht eine Gleichspannung. 


Auch bei diffusem Licht, also wenn es bewölkt ist, produziert die PV-Anlage Strom. Allerdings ist der Wirkungsgrad bei direkter Einstrahlung wesentlich höher.

Solarmodule einer PV-Anlage

Solarmodule einer PV-Anlage

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Die Gleichspannung kann nicht direkt genutzt werden. Unser Stromnetz basiert auf dem Prinzip der Wechselspannung. Damit die Energie der Photovoltaik-Anlage genutzt werden kann, benötigt es einen sogenannten Wechselrichter. Dieser wandelt den Gleichstrom nun um.

Der Strom kann jetzt direkt im Haushalt verbraucht, oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Für die Einspeisung erhält der Anlagenbetreiber eine auf 20 Jahre garantierte Einspeisevergütung.

Findet keine Einspeisung ins öffentliche Netz statt, spricht man von einer Inselanlage. Typischerweise beträgt der Eigenverbrauch aber nur 10- bis 30 Prozent von der Stromproduktion.

Funktion der Solarthermieanlage

Eine thermische Solaranlage funktioniert etwas anders. Auf dem Haus sind Solarkollektoren angebracht, in denen Wasser hindurchläuft. Durch die Energie der Sonne wird dieses Wasser-Frostschutz-Gemisch auf bis zu 90-95° Celsius erhitzt. Diese Wärme steht dem Haushalt nun zur Verfügung. 

Das Wasser zirkuliert in einem Kreislauf. Kaltes Wasser geht wieder nach oben zu den Solarkollektoren, wird aufgewärmt und kommt wieder in das Haus. 


Die Solarthermieanlage wird hauptsächlich für die Heizung eingesetzt. Die Wärme kann natürlich auch als warmes Wasser (z.B. duschen) genutzt werden.

Solarkollektoren für Solarthermie

Solarkollektoren einer Solarthermieanlage

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Der Betrieb funktioniert in der Regel nur mit einem Pufferspeicher. Damit wird die thermische Solaranlage auch in der Nacht funktionsbereit. In dem Sinne ist die Solarthermie nur für den Eigenverbrauch eingeplant.

Aus welchen Komponenten bestehen Solaranlagen?

Die wichtigsten Komponenten der Solaranlage (PV) sind Solarmodule, Wechselrichter, Solarkabel und Montagesystem (Befestigung auf dem Dach). Zusätzlich ist es möglich einen Stromspeicher installieren zu lassen.

Solarmodule

PV-Module sind rechtwinklige Platten mit einem Aluminium-Rahmen. Auf der Vorderseite sind die Solarzellen angeordnet. Es gibt Polykristalline und Monokristalline Zellen. Diese geben den Strom an ein Plus- und ein Minus Kabel ab. 

Diese Kabel befinden sich an der Anschlussdose auf der Rückseite vom Modul. Die Rückseite besteht aus weißer Folie. Die Vorderseite ist durch eine spezielle Glasscheibe geschützt. Dadurch sind die Solarmodule gegen Hagelschlag und Schneelast geschützt.

Wechselrichter

Der Wechselrichter (WR) ist das Herzstück der Solaranlage. Die PV-Anlage wird meistens in mehrere Stränge, auch genannt Strings, aufgeteilt. Somit kann eine zu hohe Spannung vermieden werden. Es besteht eine Verbindung der Solarstrings zum Wechselrichter. 


Bis zu einer Leistung von 4,6 Kilowatt wird ein einphasiger Wechselrichter verwendet. Bei größeren Solaranlagen kommt der 3-phasige WR ins Spiel.

Wechselrichter SMA

Geöffneter Wechselrichter von SMA

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Eine Verbindung zum Zählerkasten und Stromzähler wird benötigt, damit die PV-Anlage in Betrieb gehen kann.

Stromspeicher

Der Batteriespeicher ist ein optionales Bauteil der Solaranlage. Soll der Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage erhöht werden, ist dieses oft Mittel zur Wahl. Es gibt verschiedenen Typen von Speichern, die zum Einsatz kommen können.

Gespeicherter Strom liegt mit Gleichspannung vor. Dementsprechend benötigt es noch einen zusätzlichen Wechselrichter für den Speicher. Neue Systeme bieten aber auch eine Hybrid-Funktion an.

Welche Voraussetzung gibt es für eine Photovoltaik Anlage?

Damit eine Solaranlage installiert werden kann, müssen einige Voraussetzungen erfüllt sein. Zunächst benötigt es eine geeignete Dachfläche. Der Ertrag vom Solarstrom erhöht sich wenn, Dachneigung und Ausrichtung optimal sind.

In Deutschland ist ein Neigungsgrad von 30- bis 45 Grad optimal. Bei Flachdächern lohnt sich deshalb eine Aufständerung. Die Ausrichtung einer Photovoltaikanlage liegt im besten Fall genau nach Süden. Abweichungen bis 90 Grad Ost- oder West sind aber auch kein Problem. Der Ertrag wird in diesem Fall aber etwas geringer ausfallen (bis zu 20 Prozent).

Vorbereitung Dach für Photovoltaikanlage

Vorbereitung Dachfläche für Photovoltaikanlage

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Das Dach sollte ausreichend groß sein. Moderne PV-Anlagen leisten etwa 0,2 kWp (Kilowattpeak) pro m². Eine Dachgröße von über 50 m² für ein Einfamilienhaus ist sehr gut. Aber auch kleinere Solaranlagen können sich lohnen.

Die Statik ist bei normalen Einfamilienhäusern mit Schrägdach gewährt. Ist die Dachfläche sehr alt, ist es klug diese vor Baubeginn zu erneuern. Schließlich haben Solaranlagen eine Lebensdauer von 20- bis 40 Jahren.

Sie benötigen Platz für den Wechselrichter. Die bevorzugte Montage findet im Anschlussraum statt, da der Weg zum Zähler somit kurz ist. Funktioniert das nicht, ist auch ein anderer Platz möglich.

Was kostet eine Solaranlage?

Die Kosten einer Solaranlage sind abhängig von der Größe der Anlage und vom verwendeten Photovoltaik-Hersteller. Aktuell kostet 1 kWp zwischen 1100- und 1400 Euro. Je größer die Solaranlage ist, desto niedriger werden die spezifischen Kosten. Bei einer 10 kWp Anlage ist mit ca. 12.000 Euro (inkl. Installation) zu rechnen.

Wird Wert auf Premium-Module gelegt, sind die Preise höher, als bei einem chinesischen Standard-Modul. Die Qualität ist aber auch bei günstigeren Solarmodulen in Ordnung. Empfehlenswert ist es aber immer auf bekannte Marken zu setzten.

Lohnt sich eine Solaranlage im Jahr 2021?

Eine Solaranlage lohnt sich im Jahr 2021, insofern alle Voraussetzungen erfüllt werden: Die PV-Anlage ist nicht über 10 kWp groß, es besteht eine moderate Eigenverbrauchsquote und die Installationskosten liegen im Maß. Insgesamt kann eine Rendite von ca. 5 Prozent erzielt werden.

Wenn Sie mit Photovoltaik Geld verdienen wollen, empfiehlt es sich genau nachzurechnen. Die Angebote enthalten oft nicht alle relevanten Informationen. Klassische Solarrechner können nicht gänzlich überzeugen.

Neben den Anschaffungskosten spielen vor allem die Erträge eine wichtige Rolle. Diese können schon anhand der ersten Planung abgeschätzt werden.

Einspeisevergütung in Cent pro Kilowattstunde

Der größte Teil der produzierten Sonnenenergie wird in das öffentliche Netz eingespeist. Damit die Solarstromerzeugung wirtschaftlich attraktiv wird, wurde 2000 das Erneuerbare Energien Gesetz (EEG) verabschiedet. Es gibt der Investition in Solaranlagen viel Sicherheit.

Für 20 Jahre, plus das Jahr der Installation, gibt es eine festgeschriebene Photovoltaik-Förderung. Diese ist abhängig vom Zeitpunkt der Inbetriebnahme und der Strommenge, die eingespeist wird. So gibt es aktuell etwa 9 Cent je kWh eingespeister Solarenergie.

Für einen besseren Überblick gibt es hier die aktuellen Zahlen der Einspeisevergütung:

Nr.

Datum der Inbetriebnahme

Einspeisevergütung (bis 10kWp)

1

01.01.2021

8,16 Cent

2

01.06.2020

9,17 Cent

3

01.01.2020

9,87 Cent

4

01.06.2019

10,79 Cent

5

01.01.2019

11,47 Cent

Stromkosten einsparen

Solarstrom kann direkt verbraucht werden (Eigenverbrauch). Das funktioniert zumindest teilweise. Im Winter ist die Sonnenenergie eher gering. Dementsprechend wird nicht sonderlich viel Strom produziert. Hier wird fast die gesamte Stromerzeugung selbst genutzt. Im Sommer gibt es oft einen großen Überschuss, der ins öffentliche Stromnetz geleitet wird.

Die Stromkosten steigen seit Jahren tendenziell an. Die Einspeisevergütung (von 20 Jahren) sinkt jeden Monat ab. Anmerkung: Die Förderung bleibt für die 20 Jahre gleich, wenn die PV-Anlage offiziell am Netz ist. Es geht hier also um den Zeitpunkt der Inbetriebnahme.

Es lohnt sich immer mehr, viel Strom selbst zu verbrauchen, und damit die Stromrechnung zu senken.

Planen Sie die Optimierung des Eigenverbrauchs, wird auch die Rendite steigern. Ein einfacher Weg ist die Verschiebung vom Stromverbrauch in andere Zeiten. Das gelingt zum Beispiel mit einer Zeitschaltuhr. In den Mittagsstunden ist die Sonne stärker und mehr Solarstrom steht zur Verfügung.

Amortisation

Die Amortisation der Photovoltaikanlage gibt an, nach wie vielen Jahren die Investition abbezahlt ist. Beim Erwerb sollten Sie darauf achten, dass dies nach etwa 10 Jahren geschieht. 

Der Return of Investment liegt dann bei 10 Prozent. Die gesetzliche Einspeisevergütung ist auf 20 Jahre festgeschrieben. Dementsprechend rechnet man (kalkulatorisch) mit einer Lebensdauer von 20 Jahren. In Wirklichkeit dürfte es deutlich darüber hinaus gehen. Aber das ist ein anderes Thema.

Mit einem ROI von 10 Prozent haben sie also 10 Jahre lang zusätzliche Einnahmen. Die Anschaffungskosten kommen in doppelter Höhe wieder zu ihnen zurück.

Schlechte Angebote, mit zu hohen Kosten führen zu einer schlechten Bilanz. Deshalb rechnen Sie am besten selbst nach. Folgendermaßen können Sie rechnen:

Die Rechnung lautet:

  • AM = Amortisation in Jahren
  • AK =Anschaffungskosten in Euro
  • EEG = Einspeisevergütung in Euro
  • ES = Einspeisung in kWh
  • SK = Stromkosten in Euro
  • EV = Eigenverbrauch in kWh

AM = AK / ((EEG*ES) +((SK-EEG)*EV))

An einem Beispiel sieht, das wie folgt aus:

  • Vorannahme

  • Rechnung

Typischer Haushalt:

  • Solaranlage mit 10 kWp
  • Anschaffungskosten = 12.000 Euro
  • Eigenverbrauchsquote = 20 %
  • Strompreis = 30 Cent je kWh
  • Einspeisevergütung = 9 Cent
  • Stromproduktion = 10. 000 kWh pro Jahr
Typischer Haushalt Familie

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Die Solaranlage amortisiert sich nach ca. 10,5 Jahren. Die Investition kann hier als gut betrachtet werden. Liegt der Faktor bei über 12, sind die Kosten für die Solaranlage zu hoch oder die Gegebenheiten Ihres Dachs sind zu schlecht.

Lohnt sich ein zusätzlicher Batteriespeicher?

Beim Thema Stromspeicher scheiden sich die Gemüter. Die einen sagen, es sein die beste Möglichkeit Strom selbst zu nutzen. Die anderen meinen, die Preise sind noch immer viel zu hoch und die Anbieter wollen nur Geld verdienen.

Stromspeicher Solaranlage

Stromspeicher für eine Solaranlage

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In der Tat muss beim Stromspeicher berücksichtigt werden, dass ein Teil der Stromerzeugung verloren geht. Durch das zusätzliche umwandeln, wird die gesamte Solaranlage unwirtschaftlicher. Ist der Preis sehr niedrig, gibt es eine zusätzliche Förderung für den Speicher und wird mit steigenden Strompreisen gerechnet, dann kann sich auch ein Batteriespeicher lohnen.

Vielen Interessenten geht es aber nicht bloß um die Rendite. Für sie ist die Solaranlage eine Investition in eine saubere und grüne Welt. 

Technische Vorreiter helfen mit einem Kauf der ganzen Solarbranche. Denn früher oder später besteht ein erhöhter Speicherbedarf an Solarstrom, damit das Netz nicht überlastet wird.

Was ist besser - Photovoltaikanlage kaufen oder mieten?

Eine klassische Photovoltaik-Anlage wird gekauft. Mit Preisen zwischen 8000 und 14000 Euro werden viele Anlagen in Bar bezahlt. Die Möglichkeit der Finanzierung mit einem Photovoltaik Kredit ist natürlich auch ein Thema. 

Mit einem KFW-Kredit lassen sich niedrige Kreditraten verwirklichen. Allerdings benötigen Sie dafür eine gute Beziehung zur Hausbank. Die streben sich oft dagegen, weil sie mit Solaranlagen nur wenig verdienen.

Ein recht neues Model zum Erwerb von einer Solaranlage ist das Mieten. 

Einige Miet-Anbieter werden dabei zu ihrem neuen Stromanbieter. Das muss aber nicht sein.

Definitiv bekommen Sie eine Photovoltaikanlage kostenlos installiert. Dafür müssen sie einen langfristigen Vertrag (10- bis 20 Jahre) eingehen. Sie bekommen jetzt monatlich eine feste Pauschale für die Miete der Photovoltaik-Anlage.

Die Solarstromerzeugung nutzen Sie dann hauptsächlich für ihren Eigenverbrauch. Deshalb werden vermietete Solaranlagen von den Anbietern tendenziell relativ klein dimensioniert. Der noch vorhandene Überschuss wird ganz normal nach EEG vergütet. 

Im Ergebnis sollten die Kosten der Pacht niedriger sein, als die Summe aus Einsparungen und Erträgen.

Das Modell lohnt sich vor allem für Familien, die wenig Eigenkapital besitzen und trotzdem an der Energiewende teilhaben wollen. Besteht der Wunsch auf eine höhere Rendite, lohnt sich eine gekaufte Solaranlage aber mehr.

Welche Größe sollte die Solaranlage haben?

Die richtige Größe der Solaranlage ist entscheidend. Wird die Anlage zu groß geplant, können die Kosten zu hoch sein. Meistens wird die Anlage aber, angepasst an den Eigenverbrauch, zu kein geplant. Die Nutzer verlieren so ein Teil der potenziellen Solarenergie.

Schauen wir uns das jetzt an den zwei wichtigsten Örtlichkeiten an.

Einfamilienhaus

Bei einem Einfamilienhaus sollte die maximale Größe gewählt werden. Man spricht hier oft vom "Dach voll machen". Da die spezifischen Kosten, bei steigender Größe von PV-Anlagen, sinken, ist das meistens eine gute Idee. 

Einfamilienhaus und Photovoltaikanlage

Einfamilienhaus mit PV-Anlage

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Aber Achtung: Anlagen zwischen 10- und 12 kWp lohnen sich selten, weil dann auch EEG-Umlage auf selbst verbrauchten Strom gezahlt werden muss. Mehr dazu finden Sie hier: 10 kWp Grenze für Solaranlagen.

Wohnung mit Balkon

Doch auch Nutzer aus der Stadt können eigenen Solarstrom produzieren. Dazu erforderlich ist nur ein Balkon. Darauf lässt sich eine Mini-Solaranlage installieren. Die Kosten betragen nur einige hundert Euro.

Zwar fällt die Rendite bei dieser Option gering aus. Aber immerhin gibt es unzählige Flächen, die so genutzt werden können. Der Strom wird nur für Eigenverbrauch genutzt. Der Überschuss wird an den Stromanbieter verschenkt. Dafür benötigt es keine Anmeldung

Der Stromverbrauch und damit Kosten sinken. Damit stellt es eine gute Option für viele Menschen dar.

Wie läuft die Installation der PV-Anlage ab?

Die Planung und Installation der Solaranlage ist kein leichtes Unterfangen. Es ist eine große Entscheidung, es muss viel kalkuliert und geplant werden. Damit das leichter klappt, gibt es hier eine kurze Anleitung.

Informieren und Prüfen

Zunächst lohnt es immer sich richtig zu informieren. Verstehen Sie das Thema Photovoltaik einigermaßen haben Sie es leichter ein passendes Unternehmen zu finden. Prüfen Sie zunächst, ob eins ihrer Dächer für eine Solaranlage geeignet ist.

Sammeln Sie vorab einige Informationen zusammen:

  • wie ist die Ausrichtung ihres Dachs? 
  • wie ist der Neigungswinkel?
  • wie viel m² hat ihre Dachfläche?
  • welche Art von Dachziegel wird eingesetzt?
  • wo könnte der Wechselrichter installiert werden?
  • wie hoch ist ihr geschätzter Eigenverbrauch?
  • wie hoch ist der Stromverbrauch in Kilowattstunden pro Jahr?
  • welche Energieform wird für die Heizung genutzt?
  • wie hoch sind die Heizkosten?
  • nutzen Sie einen Solarrechner für eine erste Kalkulation
  • wie soll die Anlage finanziert werden?

Zur Ertragsberechnung kann der Ausrichtung-Photovoltaik-Rechner genutzt werden.

Jetzt haben Sie zwei Möglichkeiten. Entweder Sie rufen bei lokalen Fachbetrieben an, oder Sie melden sich bei einem Online-Portale an und bitten um ein Angebot einer PV-Anlage.

Fachbetrieb beauftragen

Lassen Sie sich mehrere Angebote machen. Treffen Sie die Entscheidung aufgrund von Logik. Beauftragen Sie die Firma mit den günstigsten Preisen, die gleichzeitig seriös ist (Referenzen prüfen!).

Da die Nachfrage nach Photovoltaikanlagen stetig wächst, kann es sein, dass es eine Weile dauert, bis ihr Vorhaben umgesetzt wird. Bekommen Sie zeitnah kein Angebot, haken Sie unbedingt nach. Viele lokale Firmen sind da etwas unzuverlässig.

PV-Module montieren

Ist die Planung abgeschlossen, startet einige Wochen später der Bau. Die meiste Arbeit findet auf Seite vom Dach statt. Die Installation der Solarmodule ist aufwändig.

Als Erstes werden Dachhaken montiert. Das ist die Verbindung zwischen Dach und Solaranlage. Diese werden auf den Dachbalken fest verschraubt. Der Dachziegel wird dann darüber wieder eingesetzt. Damit alles passt muss vorher eine Aussparung mit einem Winkelschleifer produziert werden.

Installation Solaranlage

Installation der Solaranlage

© Jürgen Fälchle – stock.adobe.com

Sind alle Haken verbaut werden Aluminiumschienen verschraubt. Diese werden dann am Dach ausgerichtet, damit sich eine gleichmäßige Modulfläche ergibt. Für Perfektionisten ist diese Arbeit nicht geeignet, weil die Dachfläche nie komplett gerade ist. Es ergibt wenig Sinn hier sehr penibel zu sein. Im Endeffekt sieht man minimale Ungleichheiten von untern nicht.

Jetzt werden die Kabel auf dem Dach angebracht und eine Kabeleinführung wird geschaffen. Danach können die Module verlegt werden. Dieser Teil geht am schnellsten. Das Hochtragen ist körperlich aber sehr anstrengend.

Kabelverlegung

Sind die Module fest installiert werden die Solarkabel von der Dachfläche bis in den Anschlussraum geführt. Dabei wird entweder ein Kabelkanal oder Rohr verwendet. Doch das wird je Örtlichkeit angepasst. Nun wird der Wechselrichter montiert. Dieser bekommt dann den DC-Anschluss. Jetzt wird der AC-Anschluss verlegt und an den Zählerschrank geklemmt.

Zählerwechsel

Ist alles geschafft, dann wird die Fertigstellung der Solaranlage angemeldet. Der Stromanbieter bzw. der Netzbetreiber wird jetzt den Zähler gegen einen Zweirichtungszähler auswechseln. Dann darf offiziell Strom produziert werden.

Die gesamte Installation dauert in der Regel 3-bis 5 Tage.

Fazit zu Solaranlagen

Wahrscheinlich stehen Sie jetzt vor der Frage: welchen Typ von Solaranlage ist am besten für mich geeignet?

Die Solarthermie hat sicher eine Daseinsberechtigung. Haben Sie sehr hohe Heizkosten und benötigen große Mengen an Wärme, dann kommt eine thermische Solaranlage durchaus infrage.

Für den typischen Haushalt lohnt sich das, zumindest finanziell, nicht. Der Betrieb ist nicht günstig. Es gibt regelmäßig technische Problem und es muss ein Service durchgeführt werden. Die Kosten vom Betrieb sind nicht zu unterschätzen.

Eine Photovoltaikanlage hat dagegen nur einen geringen Wartungsbedarf. Der besondere Vorteil ist hier, dass der Strom nicht nur für Eigenverbrauch genutzt wird, sondern überschüssiger Solarstrom in das Stromnetz eingespeist wird. Eine gute Rendite lässt sich damit erzielen, selbst wenn die Preise eher hoch sind.

Wie Sie sich auch entscheiden: Eine Photovoltaikanlage, sowie jede thermische Solaranlage basiert auf Solarstrom. Dieser ist erneuerbar und hat einen positiven Einfluss auf unsere Welt. Deshalb gilt: erfüllen Sie die Voraussetzungen für eine Solaranlage, sollten Sie die Sonne auch nutzen.

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