Dimensionierung einer PV-Anlage – wie groß darf es sein?

Die Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaik-Anlage hängt von der richtigen Dimensionierung = Größe einer Photovoltaik-Anlage ab.
Bei guten Rahmenbedingungen rechnet sich eine PV-Anlagen innerhalb weniger Jahre. Die wichtigste Rolle spielt dabei der Eigenverbrauch, aber auch die Einspeisevergütung liefert zusätzliche Erträge aus der Überproduktion, solange die EEG-Förderung läuft (20 Jahre + Jahr der Installation).
Am wirtschaftlichsten ist eine PV-Anlage, die genau so viel Strom produziert wie man selbst verbraucht, da eine Überproduktion i.d.R. gerade so kostendeckend ist. Die Einspeisevergütung alleine reicht kaum, um die Installation einer Anlage zu bezahlen.

Im Sommer (Mai-August) erzeugt dieselbe PV-Anlage etwa doppelt bis dreimal so viel Strom wie im Frühjahr und Herbst (März+April & September+Oktober) und ganz düster sieht es im tiefen Winter aus: hier ist die Ausbeute aus der Sonnenenergie erheblich niedriger, da weniger Sonnenenergie zur Verfügung steht. Selbst die beste und größte PV-Anlage wird es kaum schaffen, den gesamten eigenen Strombedarf im Winter zu decken, weshalb man es auch gar nicht erst versuchen muss und ein sehr guter Tag im Mai wird mehr Strom produzieren als der gesamte Dezember.
Häufig ist die PV-Anlage zu groß, dann wieder zu klein. Die „richtige Größe“ einer PV-Anlage ist also immer ein gesunder Kompromiss.
Die Anlage sollte so dimensioniert sein, dass in den 9 Monaten von März-November der Großteil des eigenen Bedarfs gedeckt werden kann.

In den meisten Fällen ist aber ohnehin die zur Verfügung stehende Fläche der limitierende Faktor, wobei auch darauf geachtet werden sollte, dass sich die PV-Anlage ästhetisch ins Gesamtbild einfügt. Schönheit liegt zwar im Auge des Betrachters, aber unauffällige Anlagen dienen dem Werterhalt / der Wertsteigerung des Hauses.

Faustformel zur Größe einer PV-Anlage

Dimensionierung einer PV-Anlage

Als Faustformel zur Größe einer PV-Anlage gilt:
Größe einer PV-Anlage = Jahresverbrauch / 1.000 * 2

Beispiel: Jahresverbrauch 3.500 kWh (Kilowattstunden) / 1.000 * 2 = 7,0 kWp
„kWh“ ist die Abkürzung für Kilowattstunden, „kWp“ ist die Abkürzung für Kilowattpeak.
Bei einem Jahresverbrauch von 3.500 kWh wäre eine 7 kWp-PV-Anlage eine sinnvolle Größe.

Der Jahres-Stromverbrauch geht aus einer alten Abrechnung der Stromversorgers hervor.

Tendenziell wird der Stromverbrauch eines Haushalts weiter steigen. Wärmepumpe (+5 kWp) oder Elektroauto (+3 kWp), Klimaanlage oder weitere Elektrogeräte… wer kann, sollte von vornherein die PV-Anlage eine Nummer größer wählen…

Warmwasser plus 2 kWp
Soll Warmwasser durch die PV-Anlage erhitzt werden, werden dafür ca. 2 kWp veranschlagt.
Die Wintermonate werden dabei i.d.R. ausgeklammert, so dass die 6-9 Sommermonate durchgängig Warmwasser durch PV gestellt wird.
Wärmepumpe plus 5 kWp
Wenn das Haus mit einer Wärmepumpe beheizt werden soll, sind weitere 5 kWp einzuplanen.
Je Wallbox sind weitere 3 kWp bei der PV-Anlage einzuplanen.
Soll ein Elektro-Auto aufgeladen werden, sollte dies mit weiteren 3 kWp berücksichtigt werden.
Idealerweise lädt man mit „Überschussladen“.

Tendenziell steigender Stromverbrauch = größere PV-Anlage

Der Jahresverbrauch kann sich schnell ändern, z.B. wenn ein Elektroauto angeschafft werden soll, eine Wärmepumpe die alte Gas-/Ölheizung ersetzen soll, man vermehrt im Homeoffice arbeitet oder die Kinder ins Alter kommen, wo sie stundenlang am Computer spielen…

Die Erweiterung der PV-Anlage ist nicht so ohne weiteres möglich, sondern ist häufig mit der Anschaffung eines neuen Wechselrichters verbunden. Auch eine eventuelle Nachrüstung eines Stromspeichers / Batterie ist nicht mit jedem Wechselrichter möglich und erfordern sogenannte „Hybrid-Wechselrichter“. Man sollte bereits bei der initialen Installation solche Entwicklungen berücksichtigen und die Anlage lieber eine Nummer größer dimensionieren. Dank der sogenannten „Überschusseinspeisevergütung“ ist dies sogar wirtschaftlich, wenn auch eher auf 15-20 Jahre gerechnet als auf 6-10 Jahre. In der Regel ist ohnehin die zur Verfügung stehende Dachfläche der limitierende Faktor.

Benötigte Fläche für eine PV-Anlage

Als Faustformel zur benötigten Fläche einer PV-Anlage gilt: 5 bis 6 m² pro 1 kW-Peak (kWp)

Ein durchschnittliches Solar-Modul hat heutzutage die ca. – Maße von 1722 Höhe x 1134 Breite x 30 mm Dicke = 1,95 m² Fläche = fast 2 m² pro Modul
Solarmodule mit mehr als zwei Quadratmetern Fläche benötigen eine bauaufsichtliche Zulassung, weshalb die Module auf Hausdächern i.d.R. knapp darunter liegen. Mit dazu kommt, dass ein einzelnder Monteur (Solarteur) = Installateur weiterhin in der Lage sein sollte, das ca 20 kg schwere Modul alleine zu tragen, was bei übergroßen Modulen nicht mehr gegeben ist.
Die handelsüblichen Module gibt es in unterschiedlichen Qualitätsstufen von 400 – 450 Watt-Peak (Wp) pro Modul, selten mehr.
Beim Herstellungsprozess werden alle Module nach festen Standards getestet und so die tatsächliche Leistungsfähigkeit ermittelt und nach 5-Watt-Schritten sortiert. Ein Modul mit einer getesten Leistung von 404 Watt-Peak wird als 400er verkauft, alles in der Range von 405-409 Watt-Peak dann als 405er, usw.
Es gibt auch kleinere Module, die dann aber weniger Leistung bringen und leistungsstärkere Module, die dann aber häufig größer sind.
VORSICHT: Alle Module über 2 m² benötigen eine gesonderte baurechtliche Zulassung und dürfen nicht einfach montiert werden!

Herleitung der benötigten Fläche für 1 kWp Solaranlage: ca 5 m²
5 Module zu je 400 Watt-Peak benötigen eine Fläche von 5 x ca. 2 m² = 10 m². Hinzu kommt ein ca. 2 cm breiter Abstand zwischen den Modulen für die Fixierung der Module an der Unterkonstruktion, so dass wir ca. 10 m² Fläche benötigen.
5 Module zu je 400 Watt-Peak bringen eine Leistung von 2 Kilowatt-Peak (kWp)
Für 2 kWp werden 10 m² Fläche benötigt = 5 m² für 1 kWp
Wer eine PV-Anlage mit 10 kWp wünscht, benötigt eine Fläche von 50 m²

Stromkosten

Die Stromversorger produzieren ihren Strom aus Kohle, Gas und (bis zuletzt) Kernkraft, aber auch aus regenerativen Energien wie Windkraft, Wasserkraft und Solaranlagen. Dieser Strom wird über das Stromnetz und den Hausanschluss zur Steckdose gebracht wofür die Neztbetreiber hohe Gebühren verlangen. Je nach Anbieter und Region betragen die Stromkosten ca. 35-40 Cent/kWh, Tendenz steigend.
Für eine Wirtschaftlichkeitsberechnung sollte man zunächst seinen Strompreis herausfinden (Vertrag) und am besten bei der Gelegenheit prüfen, ob es nicht eine günstigere Ökostrom-Alternative gibt, denn häufig lohnt sich ein Tarif-Wechsel… diverse Vergleichsportale wie check24 oder verivox geben einen schnellen Überblick über die aktuell verfügbaren Stromtarife.

Produziert man seinen eigenen Strom bspw. durch die PV-Anlage, so spart man jene Kosten, muss aber zunächst die Anfangsinvestition stemmen.

Produziert man mit seiner PV-Anlage sogar mehr Strom als man selbst verbraucht, kann der überschüssige Strom mit einer Batterie gespeichert werden oder er wird in das Stromnetz eingespeist. Für diese sogenannte „Überschuss-Einspeisung“ erhält man bei Anlagen bis 10 kWp einen Preis von ca. 8,12 Cent/kWh (bei 10-40 kWp-Anlagen ca. 7,03 Cent/kWh).

Im Einkauf ist für uns Strom also die Kilowattstunde teurer (35-40 Cent/kWh) als was wir für den Verkauf (ca. 8 Cent/kWh) unseres selbst produzierten Strom erhalten. Jede selbst produzierte und verbrauchte kWh Strom kann mit ca. 35-40 Cent gegen die Investitionskosten gerechnet werden. Je mehr Strom man selbst von seinem selbst produzierten Strom verbraucht, desto schneller rechnet sich die PV-Anlage.

Um die PV-Anlage richtig zu dimensionieren, muss man also seinen Strom-Verbrauch analysieren.

Stromverbrauch

Ein Blick auf die Stromrechnung zeigt den Jahresstromverbrauch.

Wer die Jahresabrechnung nicht parat hat, kann sich an Durchschnittswerten des Versorgers Hamburg Energie orientieren (nicht allgemeingültige Stromverbräuche für 1- bis 4-Personen-Haushalte in kWh pro Jahr):
Single-Haushalt: sehr niedrig 615 / niedrig 1230 / hoch 1845 / sehr hoch 1.978 kWh
2-Personen-Haushalt: sehr niedrig 1.032 / niedrig 2.064 / hoch 3.096 / sehr hoch 4.128 kWh
3-Personen-Haushalt: sehr niedrig 1.215 / niedrig 2430 / hoch 3.645 / sehr hoch 4.860 kWh
4-Personen-Haushalt: sehr niedrig 1.482 / niedrig 2.964 / hoch 4.446 / sehr hoch 5.928 kWh

Ein Haushalt mit 2 Erwachsenen, die tagsüber im Büro arbeiten, abends Sport machen und keine besonders verbrauchsintensiven Hobbys haben, verbraucht logischerweise weniger als ein Haushalt mit 2 Junggesellen im Homeoffice, die abends hochaufgelöst (RTX 4090 mit 450 Wh) PC-Games zocken und parallel Netflix-Serien (220-370 Wh) mit Beamer schauen und die Tiefkühlpizza in den Ofen schieben.

Aber der Jahresstromverbrauch kann nicht einfach durch 365 geteilt werden, um den Verbrauch/Tag zu ermitteln: Im Sommer ist es länger hell und das gute Wetter zieht nach draußen. Im kalten Winter ist man viel drin, schaltet Licht an, kocht gut und backt Kekse oder schaut noch einen guten Film…
In den Jahreszeiten mit der niedrigsten Sonneneinstrahlung verbrauchen wir am meisten Strom. So dürfte die Stromerzeugung alleine mit Photovoltaik in den Monaten Dezember-Februar nicht funktionieren.

Auch besondere Verbraucher wie die Sauna (?) oder ein Elektro-Fahrzeug (?) zeichnen sich im Stromverbrauch ab und perspektivisch will auch die Luftwärmepumpe (?) mit versorgt werden. Es ist also sicher nicht verkehrt, die Anlage etwas größer auszulegen als der aktuelle Verbrauch ist. Tendenziell steigen die Stromverbräuche und die Einspeisevergütung deckt irgendwann auch die Investitionskosten.

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