solar panels on brown field under white clouds during daytime

Basisinformationen zur PV-Anlage

Dimensionierung der
PV-Anlage

Bei der Auslegung einer PV-Anlage wird üblicherweise versucht, eine möglichst kurze Amortisationszeit, bzw. die bestmögliche Kapitalrendite zu erreichen. Die maßgeblichen Faktoren bei der Berechnung dieser Kenngrößen sind der Preis der Anlage, der Stromverbrauch und der Stromtarif.

Für ein repräsentatives Einfamilienhaus mit einem Stromverbrauch von 4000 kWh/Jahr und einem Stromtarif von 33 Cent/kWh ergibt sich bei einer PV-Anlage mit 8,0 kWp zu einem Preis von 13000,- beispielsweise eine Amortisationszeit von rund 11 Jahren. Die zugrundeliegenden Eingangsgrößen weisen in Realität eine ausgesprochen hohe Varianz auf, daher ist diese Berechnung nur exemplarisch und sollte für jedes Projekt individuell erfolgen.

Da es beim Bau der PV-Anlage Fixkosten, z.B. für die Gerüststellung und den elektrischen Anschluss gibt, sinkt der Preis pro kWp mit steigender Leistung. Das Optimum bei der Auslegung einer PV-Anlage liegt daher aus wirtschaftlicher Sicht für ein klassisches Einfamilienhaus typischerweise im Bereich von 8 -12 kWp.

Nutzen und Dimensionierung eines Batteriespeichers

Mit Hilfe eines Batteriespeichers lässt sich der Eigenverbrauchsanteil einer PV-Anlage deutlich erhöhen. Bei der oben genannten Beispielanlage mit 8 kWp kann die Autarkiequote mit einer Batteriekapazität von 7,7 kWh von rund 50 % auf knapp 90 % gesteigert werden.

Der Batteriespeicher stellt zwar eine vergleichsweise hohe Zusatzinvestition dar, aufgrund des ausgesprochen positiven Einflusses auf den Eigenverbrauch, steigt die Rendite der Gesamtanlage bei richtiger Dimensionierung aber. Daher stellt ein Batteriespeicher in aller Regel eine sinnvolle Erweiterung der PV-Anlage dar.

Die Batteriekapazität sollte mindestens dem 0,7-fachen der Anlagenleistung entsprechen. Bei einer Anlage mit 8 kWp sind das beispielsweise 5,6 kWh. Ein anderer Auslegungsansatz ist, dass die Batterie bei voller Ladung die Stromversorgung in den Nachtstunden vollständig sicherstellen kann. Daraus ergibt sich eine etwas höhere Sollkapazität von ca. 1 x Anlagenleistung.

Für unsere Beispielanlage liegt eine kommerziell sinnvolle Auslegung demnach zwischen 5,6 und 8 kWh. Zu berücksichtigen sind dabei allerdings auch die verfügbaren Kapazitätsgrößen der unterschiedlichen Batteriehersteller. Auch einem Kapazitätsvorhalt für Backupfunktionen oder Sonderverbraucher ist ggf. Rechnung zu tragen.

Montagesysteme

Die Montage der notwendigen Unterkonstruktion erfolgt bei Schrägdächern mittels Dachhaken, die zusammen mit den Verbindungsprofilen die Basis für die Befestigung der PV-Module bilden.

Damit der Dachhaken unter dem Dachziegel durchgeführt werden kann, muss dieser bearbeitet werden. Die Bearbeitung des Dachziegels und die Montage des Dachhakens muss dabei so erfolgen, dass der Haken auch unter Schneelast keine nennenswerten Kräfte auf den darunterliegenden Ziegel ausübt. Bei falscher Ausführung besteht ansonsten die Gefahr von Ziegelbruch.

Bei ungünstigen Konstellationen sind Ersatzziegel aus Metall zu bevorzugen. Mit deren Hilfe lässt sich im Idealfall einer Bearbeitung der Ziegel vollständig vermeiden und das Risiko von Ziegelbruch auf ein Minimum reduzieren.

Bei der Auslegung der Unterkonstruktion sind die lokal auftretenden Wind- und Schneelasten zu berücksichtigen. Außerdem ist auch die Belastbarkeit des verwendeten Montagesystems zu beachten, daher sollte die Auslegung immer mit dem Berechnungsprogramm des entsprechenden Herstellers und von einem Fachmann erfolgen. Im Schadensfall droht andernfalls der Verlust des Versicherungsschutzes.

Abbildung 1 – Haken mit bearbeitetem Dachziegel

Abbildung 2 – Ersatzziegel, Beispiel Schletter Alutile

Dachneigung, Ausrichtung und Verschattung

Hinsichtlich der Dachausrichtung und Neigung lassen sich heute weite Bereiche wirtschaftlich abdecken. Der Grund dafür ist, dass die Modulpreise in den letzten Jahren erheblich gesunken sind und die technischen Funktionen der Wechselrichter gleichzeitig deutlich gestiegen sind.

So waren früher beispielsweise Ost-/Westausrichtungen eher selten. Heute werden Sie aufgrund ihres guten Ertragsprofils im Zusammenhang mit dem Eigenverbrauch zum Teil ganz bewusst eingesetzt. Denn gerade beim Thema Eigenverbrauch geht es primär nicht um das Erreichen eines Ertragsmaximums, sondern um die Optimierung des Eigenverbrauchs. Der Strom muss also dann zur verfügung stehen, wenn er vom Verbraucher benötigt wird.

Die allgemeine Preisentwicklung der letzten Monate hat dazu geführt, dass sich zum Teil sogar PV-Anlagen auf Dächern mit Nordausrichtung wirtschaftlich abbilden lassen, obwohl ihr Wirkungsgrad im Vergleich zu einer idealen Südausrichtung bei nur etwa 60 % liegt.

Die Einführung von Bypassdioden in den Photovoltaikmodulen und die höhere Anzahl von MPP-Trackern in den Wechselrichtern haben dazu geführt, dass sich der negative Einfluss von lokalen Verschattungen auf Modulfeldern deutlich reduziert hat. Daher stellen Verschattungen heute keine nennenswerte Hürde bei der Auslegung einer PV-Anlage mehr dar. In besonders schwierigen Konstellationen können zudem sogenannte Optimierer eingesetzt werden, die jedes einzelne Modul gezielt auf seinen Bestpunkt regeln.