Klimaschutz- und Energieagentur Niedersachsen

Die wesentlichen Komponenten einer Photovoltaikanlage sind die Solarmodule, das Montagesystem und der Wechselrichter. Gegebenenfalls kommt dazu noch der Batteriespeicher. Die Solarmodule bilden zusammen den Solargenerator. Die in den Solarmodulen verbauten Solarzellen wandeln das Sonnenlicht in elektrischen Strom um. Am weitesten verbreitet und bewährt sind mono- und multi-kristalline Solarzellen. Module, Wechselrichter und Stromnetz werden durch Kabel elektrisch verbunden. Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um.

Technische Details
Der Solargenerator besteht aus elektrisch verschalteten PV-Modulen, die wiederum jeweils aus mehreren miteinander verbundenen Solarzellen aufgebaut sind. In der Solarzelle findet die Umwandlung des Sonnenlichts in Solarstrom statt. Auf dem Markt sind vor allem Module mit Siliziumsolarzellen verfügbar. Silizium wird aus Quarzsanden hergestellt. Diese werden überwiegend aus Lockersedimenten gewonnen und stehen praktisch unbegrenzt zur Verfügung. 

Die Modulwirkungsgrade werden unter so genannten Standard-Test-Bedingungen ermittelt und hängen wesentlich von den Zelltypen, den sonstigen eingesetzten Materialien (z. B. in der Reflexionsschicht) und der Bauweise (z. B. bei der Zellverschaltung) ab. Sie werden als so genannte Peak-Leistung ausgedrückt (kWp). Unter realen Bedingungen hängt die Leistung von PV-Modulen vor allem von der Sonneneinstrahlung, aber auch von z.B. der Umgebungstemperatur ab. 

Die Leistungstoleranz und der Temperaturkoeffizient beschreiben weitere Eigenschaften von Modulen. Die Leistungstoleranz bezeichnet die Abweichung der gelieferten Nennleistung des Solarmoduls von der Datenblattangabe. Üblich sind heute nur noch positive Abweichungen von bis zu etwa drei Prozent. Die elektrische Leistung eines Solarmoduls nimmt mit steigender Temperatur ab. Daher ist bei Konstruktionen mit einer schlechteren Hinterlüftung der Module und somit sich leichter bildendem Wärmestau mit geringeren Erträgen zu rechnen. Der Temperaturkoeffizient wird für die elektrischen Kennwerte (Strom, Spannung, Leistung) ermittelt und gibt an, um wieviel Prozent die Modulleistung abnimmt, wenn sich die Modultemperatur um ein Grad (Kelvin) erhöht. Typischerweise liegt er bei höchstens -0,5 Prozent pro Grad Kelvin. Je näher der Temperaturkoeffizient bei Null liegt, umso geringer wirkt sich eine Temperaturerhöhung aus. Gute Werte liegen bei -0,4 Prozent und darunter.

Für die Gefahren im Brandfall oder bei Blitzschlag verfügen die Standardanlagen über gut funktionierende Lösungen wie Brandabschaltung sowie Blitzschutz in geeigneter baulicher Qualität des Aufbaus der Anlage.

_{Solarmodul, AdobeStock_434096515}

Der Wechselrichter wandelt den vom Solargenerator erzeugten Gleichstrom (DC: Direct Current) in gewöhnlichen Wechselstrom (AC: Alternating Current) um, der im Haushalt genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann. Weiterhin erfüllt der Wechselrichter Funktionen, die für die Überwachung und Sicherheit der Anlage wichtig sind.

Die Leistung von Solargenerator und Wechselrichter müssen aufeinander abgestimmt sein, damit die Anlage optimal arbeitet. Die Leistung, die der Wechselrichter langfristig aufnehmen kann (= Nennleistung DC), sollte bei einer Anlage mit optimaler Ausrichtung in Niedersachsen nur geringfügig kleiner ausgelegt werden als die Leistung des Solargenerators. Andernfalls gehen bei hoher Einstrahlung Stromerträge verloren. Bei Anlagen, die ihre Spitzenleistung aufgrund der Standortbedingungen nie erreichen können (wie es etwa auch bei nach Osten oder Westen ausgerichteten Anlagen der Fall ist), kann die Leistung des Wechselrichters auch geringer ausfallen.

Die Nennleistung AC gibt an, wie viel Wechselstrom permanent in das Netz eingespeist werden kann. Die Umwandlung in Wechselstrom geschieht, wie bei allen Energieumwandlungen, nicht ohne Verluste. Deshalb ist die DC-Leistung am Eingang eines Wechselrichters größer als der AC-Wert am Ausgang. Photovoltaikanlagen arbeiten meist im Teillastbereich, weshalb Wechselrichter bereits ab einer Auslastung von zehn Prozent der Nennleistung des Solargenerators hohe Wirkungsgrade von über 90 % erreichen sollten. Zum Vergleich sollte nicht der maximale Wirkungsgrad herangezogen werden, sondern der Europäische Wirkungsgrad, der die unterschiedliche Sonneneinstrahlung im Jahresverlauf und die damit verbundenen Schwankungen im Leistungsbereich der Wechselrichter berücksichtigt und einen durchschnittlichen Wirkungsgrad bei mitteleuropäischen Einstrahlungsverhältnissen wiedergibt. Sehr gute Wechselrichter können mittlere Wirkungsgrade von über 96 % erreichen. Sie liegen nur etwa ein Prozent unter dem maximalen Wirkungsgrad.

Der Wirkungsgrad des Wechselrichters hängt von der Temperatur und damit vom Standort ab. Räume, die sich im Sommer stark erhitzen, sind wenig geeignet. Beste Umgebungsbedingungen bietet eine gleichbleibend kühle Temperatur und niedrige Luftfeuchtigkeit sowie eine staubfreie Umgebung. Der Wechselrichter sollte gut zugänglich angebracht sein, um eine regelmäßige Kontrolle zu erleichtern. Beachten Sie auch, dass bei manchen Modellen störende Betriebsgeräusche auftreten können.

_{Der Wechselrichter, AdobeStock_443253776}

In der Steuerung werden die Komponenten einer PV-Anlage miteinander verbunden und im Betrieb aufeinander abgestimmt. Eine einfache Steuerung dient vor allem dem Schutz der Anlage und der Einhaltung von technischen Vorschriften aus der Verbindung mit dem Stromnetz. Dazu gehört auch die Möglichkeit, dass der Stromnetzbetreiber aus Gründen des Netzbetriebs (z. B. Überlastung) über ein Signal die Einspeisung reduzieren oder ganz abschalten kann (Rundsteuerempfänger).

Heute werden vermehrt komplexere Steuerungseinheiten verwendet, die folgende weitere Funktionen haben können:
• Optimierer zur Verminderung der Auswirkungen von Abschattungen. Sie haben den Vorteil, dass die Leistung der nicht beschatteten Module nicht eingeschränkt wird, auch wenn einzelne Module der Anlage zeitweise beschattet werden. Bei Anlagen ohne Optimierer wird die Leistung aller Module in einem Strang eingeschränkt, wenn ein einzelnes Modul beschattet wird. Optimierer steigern damit die Erträge.
• In Verbindung mit Speichern: Unter Berücksichtigung der Wetterprognose, des zu erwartenden Eigenverbrauchs und der Stromnetzsituation werden Netzeinspeisung und Speicherbeladung optimiert.
• Durch Verbindung zu einzelnen, insbesondere stromintensiven Verbrauchern kann auch die Stromverbrauchsseite in die Optimierung eingebunden werden.

Zähler dienen dazu, alle für die Abrechnung und Meldung erforderlichen Daten zu erfassen. Bei kleinen PV-Anlage (kleiner als 7 kWp) reicht dazu in der Regel ein Zähler an der PV-Anlage, der erfasst, wie viel Strom die Anlage erzeugt hat, und ein Zähler, der misst, wie viel Strom ins Stromnetz eingespeist wird. Die Zähler werden einmal jährlich abgelesen. Aus der Differenz kann bestimmt werden, wieviel Solarstrom im Gebäude verbraucht wurde.

_{Der Stromzähler, AdobeStock_vchalup} 

Bei Anlagen größer 7 kWp muss ein Smart Meter eingebaut werden. Auch wenn diese im Moment noch nicht wirklich „Smart" sind, sollen sie zukünftig dazu genutzt werden, PV-Anlagen besser in das gesamte Stromsystem zu integrieren. Dabei können ständig Messdaten abgerufen werden, und es können auch Signale und Informationen vom Netzbetreiber oder Stromabnehmer an den Solarstromproduzenten zurückgegeben werden, z. B. um die PV-Anlage gezielt an- oder abzuschalten oder den Batteriespeicher zu steuern.

Bei noch größeren Anlagen (größer 100 kWp), wo der eingespeiste Strom über einen Direktvermarkter verkauft werden muss, müssen Zähler mit viertelstündlicher Leistungsmessung eingebaut werden.

Ausrichtung der PV-Anlage
PV-Module können auf Flach- und Schrägdächern installiert werden, sowohl in Richtung Süden als auch zweiseitig in Ost und West-Ausrichtung. Zwar ist der Ertrag auf Ost-West Seiten etwas geringer, dafür steht der Solarstrom durch die längere Einstrahlungszeit von morgens bis abends zur Verfügung.

Größe der PV-Anlage
Die PV-Anlage produziert nicht nur bei Sonnenschein Strom, selbst bei stark bewölktem Himmel ist es dank hocheffizienter Module immer noch erstaunlich viel. In Niedersachsen können auf einer Fläche von 5 - 8 qm Photovoltaik (das entspricht einer Leistung von 1 Kilowatt peak = 1kWp) im Jahr etwa 800 bis 1.050 Kilowattstunden Strom erzeugt werden.

Auf Einfamilienhäusern werden in der Regel PV-Anlagen mit einer Leistung zwischen 5 und 10 kWp installiert. Auf Mehrfamilienhäusern, öffentlichen Gebäuden und Gewerbe- und Industriegebäuden können PV-Anlagen wesentlich größer ausgelegt werden.

Bei der Auslegung der Anlage müssen nicht nur der aktuelle Strombedarf, sondern auch künftiger Bedarf z.B. für Informationstechnologie und Elektromobilität berücksichtigt werden. Im Falle eines neuen Daches oder einer Dachsanierung gilt in Niedersachsen außerdem die PV-Pflicht. Dann müssen 50 % der neuen bzw. sanierten Dachfläche mit PV belegt werden. 

Steckersolar - eigener Strom vom Balkon

Neben PV-Anlagen auf dem Eigenheim werden kleinere Steckersolargeräte immer populärer und ermöglichen es auch Personen, die sich in einem Mietverhältnis befinden, Ihren eigenen Strom zu erzeugen und somit einen kleinen Teil zur Energiewende beizutragen.

Unsere Webseite erläutert das Prinzip und die nötigen Umsetzungsschritte.

Der in der PV-Anlage produzierte Strom kann teilweise in Batteriespeichern gespeichert werden, damit er für die Eigenversorgung zur Verfügung steht, auch wenn die Sonne nicht scheint. Mit einem Speicher kann (bei vernünftiger Auslegung) der Anteil des mit der PV-Anlage produzierten Stroms, den man im Gebäude selbst verbraucht, oft um 30 Prozentpunkte gesteigert werden. Damit kann der teurere Strombezug aus dem Netz weiter reduziert werden. Die Kosten für Batteriespeicher liegen in Abhängigkeit der Größe bei 500 bis 900 Euro (netto) pro kWh Speicherkapazität (Stand: Frühjahr 2025). Speicher können damit mittlerweile zur Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage beitragen. Das ist insbesondere im Kontext des so genannten „Solarspitzengesetzes“ der Fall, das die Vergütung eingespeisten PV-Stroms zu Zeiten, in denen die Börsenstrompreise negativ sind, aussetzt. Batteriespeicher können bei geeigneter Steuerung Strom genau dann einspeichern, wenn er nicht vergütet würde, und diesen zu einem späteren Zeitpunkt für Eigenverbrauch oder Einspeisung bereitstellen.

Eigentümerinnen und Eigentümer von privaten Wohngebäuden oder Gewerbebauten aber auch öffentliche Gebäude profitieren gleichermaßen vom selbst erzeugten Solarstrom. Die PV-Module sind in den letzten Jahren immer leistungsstärker geworden und ihr Preis gleichzeitig drastisch gesunken. Dadurch ist Solarstrom vom Dach deutlich günstiger als der Strom aus dem Netz.

_{Die Kosten im Blick, shutterstock_89stocker}

Je nach Anlagengröße und gerechnet auf eine Anlagenlaufzeit von 20 Jahren lagen die Erzeugungskosten zuletzt bei ca. 7-12 Cent pro Kilowattstunde. Private Haushalte bezahlten bislang für Strom aus dem Netz etwa 30 Cent (brutto) pro Kilowattstunde. Möglichst viel vom selbst erzeugten Strom auch selbst zu verbrauchen, steigert die Wirtschaftlichkeit der Anlage daher deutlich.

Die Investitionskosten für PV-Anlagen sind in den letzten Jahren ständig gesunken. Dabei sind besonders die Module und Wechselrichter günstiger geworden, die Installationskosten entwickeln sich entsprechend der Lohnkosten.

Die baulichen Gegebenheiten haben maßgeblichen Einfluss auf die Kosten der Realisierung einer Photovoltaikanlage. Insbesondere infrastrukturelle Kosten wie Dacharbeiten, Komplexität der Konstruktion, Gerüst- oder Kranbedarfe sowie elektrotechnische Anschlussarbeiten sind hier relevant.

Der Preis für 1 kWp installierte Leistung sinkt mit steigender Anlagengröße.
Für Photovoltaikanlagen bis 10 Kilowatt rechnet man derzeit (05/2025) mit Kosten von etwa 1.000 bis 1.800 Euro pro KWp (netto); bei Anlagen bis 100 kWp liegen die Kosten deutlich niedriger.

Um einen angemessenen Preis zu bezahlen, sollten mehrere Angebote eingeholt und verglichen werden.

Noch nicht aktualisiert - bitte besuchen Sie bis dahin unsere Themenseite zum EEG.

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Die im „Osterpaket" beschlossene Novelle des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) wurde am 28.07.2022 im Bundesgesetzblatt veröffentlicht - und bringt umfangreiche Neuerungen und Verbesserungen für den Ausbau der Photovoltaik mit sich. Dr. Manuale Herms hat in einem Vortrag dargestellt, was sich bei Vergütung, Ausschreibungen, Förderkulisse und Beteiligung ändert. Die Vortragsfolien finden Sie hier. 

Von großem Interesse ist insbesondere die Erhöhung der Vergütungssätze für Strom aus Solaranlagen, die auf, an oder in einem Gebäude oder einer Lärmschutzwand angebracht sind. Unterschieden wird hier zwischen Volleinspeise- und Eigenversorgungsanlagen.

_{Das neue EEG 2023 bringt verbesserte Bedingungen für den PV-Ausbau mit sich. shutterstock_319556600}

Einspeisevergütung verbessert - Teil- oder Volleinspeisung?

Für Anlagen mit Eigenversorgung liegt die Vergütung für Anlagen bis 10 kWp nach dem neuen EEG bei 8,2 Cent/kWh; für Anlagen bis 40 kWp bei 7,10 Cent/kWh und für Anlagen bis 100 kWp bei 5,80 Cent/kWh.*

Einen noch höheren Vergütungssatz erhalten Anlagen mit Volleinspeisung. Damit wird es wieder interessant, auch Dächer für PV zu nutzen, wenn kein hoher Eigenverbrauch gegeben ist. Für Volleinspeiser erhöht sich die Vergütung, so dass Anlagen bis 10 kWp dann 13,00 Cent/kWh, bis 40 kW dann 10,90 Cent/kWh erhalten.

Zwei Anlagen auf einem Dach

Ab Inkrafttreten des Gesetzes dürfen auf einem Dach auch sofort zwei Anlagen entstehen, von denen eine nur teilweise einspeist - die andere den erzeugten Strom jedoch vollständig einspeist. Jede Anlage muss hierbei einen eigenen Zähler besitzen. Die Rolle - ob Volleinspeiser oder Teileinspeiser - kann jährlich bis spätestens 30.11. gewechselt werden und muss dem Netzbetreiber mitgeteilt werden. (EEG § 100, Abs. 14)

Dachanlagen bis 300 kW dürfen ab Inkrafttreten des Gesetzes 80 Prozent einspeisen, statt bisher nur 50 Prozent. Ab 01.01.2023 soll sogar mehr als 80 Prozent erlaubt sein.

Zahlreiche weitere Änderungen erleichtern die Nutzung großer Dachflächen ohne die Teilnahme an einer Ausschreibung und ermöglichen die Nutzung bestimmter Freiflächen, wie Moorböden oder Gartenflächen.

_{*Diese Vergütung gilt für neue Anlagen, die nach der Veröffentlichung der neuen Vergütungssätze auf den Seiten der Bundesnetzagentur in Betrieb genommen werden. Noch fehlt die beihilferechtliche Erlaubnis (Stand 10.8.2022). Weitere Informationen hierzu gibt es bei der Bundesnetzagentur in der Veröffentlichung von EEG-Registerdaten. Dort können Sie im Abschnitt „Fördersätze für Solaranlagen und Mieterstromzuschlag" sowie den beiden Excel-Tabellen mehr erfahren.}

Auf Gebäuden mit maximal 7 m Höhe dürfen PV-Module bis an die Brandschutzwand gebaut werden. Bei höheren Gebäuden ist ein Abstand zur Brandschutzwand von 50 cm vorgeschrieben. Mehr Informationen

Ziel ist es, möglichst viel des erzeugten Solarstroms selbst zu verbrauchen. Dadurch sinkt der Bedarf an „eingekauftem" Netzstrom und das macht die Anlage rentabel. In Eigenheimen werden bis zu 30 Prozent des erzeugten Stroms direkt verbraucht, da der Strombedarf nicht immer zeitgleich mit der Erzeugung verläuft. In größeren Wohngebäuden, Unternehmen und öffentlichen Gebäuden ist ein wesentlich höherer Eigenverbrauch möglich – bis zur vollständigen Nutzung des selbst erzeugten Stroms. Zudem gibt es für den nicht selbst verbrauchten Strom – also die Überschüsse, die ins Netz gehen – eine Einspeisevergütung. Aktuell liegt sie bei 8,2 Cent pro kWh bei Anlagen bis 10 kWp (Oktober 2022). 

_{Im EEG ist definiert, wie hoch die Einspeisevergütung je Anlage ist. Quelle: shutterstock_319556600}

Größere Anlagen auf Unternehmensdächern oder öffentlichen Gebäuden erhalten eine etwas geringere Einspeisevergütung. Die Bundesnetzagentur listet im Abschnitt „Fördersätze für Solaranlagen und Mieterstromzuschlag" die aktuellen Vergütungssätze auf.

In allen Fällen wird weiterhin Strom aus dem Netz bezogen, je weniger desto besser. Mit einem Batteriespeicher kann mehr vom selbst erzeugten Strom verbraucht werden.

Die drei Faktoren Gestehungskosten (Preis des selbst erzeugten Stroms), Reduzierung des Stromeinkaufs und die Einspeisevergütung bilden die drei Pfeiler für den Betrieb einer PV-Anlage. Anders ist es übrigens bei PV-Anlagen auf Freiflächen. Ihr Strom wird vollständig ins Netz eingespeist.

Der Prozess der Installation aber auch der anschließende Betrieb einer PV-Anlage werfen für Gebäudeeigentümer eine Reihe von Fragen auf. Dies betrifft sowohl bauseitige als auch energiewirtschaftliche und steuerliche Fragen. Einen großen Teil der Fragen kann bereits der Installateur bearbeiten oder zumindest vorbereiten. Es gibt aber inzwischen auch eine Vielzahl von Marktakteuren, die die wirtschaftliche Nutzung von Dachflächen für PV mit anderen Betreibermodellen ermöglicht und so den Gebäudeeigentümer entlastet.

Unter dem Strich erfordert der Betrieb einer PV-Anlage kein besonderes technisches Wissen. Ist die PV-Anlage installiert und angemeldet (beides kann der Solar-Fachbetrieb übernehmen), sind bestimmte regelmäßige Mitteilungspflichten zum Stromverbrauch einzuhalten. Bei der Steuererklärung sind der selbst genutzte Strom sowie die Erlöse aus Einspeisevergütung darzustellen.

Prinzipiell ist es möglich,
• die Anlage auf dem eigenen Gebäude zu bauen und selbst zu betreiben (Eigenverbrauch steht im Vordergrund, Wirtschaftlichkeit: sehr gut)
• die Anlage auf dem eigenen Gebäude von einem Dritten finanzieren und bauen zu lassen und sie anschließend zurück zu mieten (der Gebäudeeigentümer muss kein Kapital einsetzen, Eigenverbrauch ist weiter möglich, der Dritte refinanziert seine Investition über Mietzahlungen).
• oder sie von einem Dritten bauen und betreiben zu lassen, ohne dass der Strom im Gebäude genutzt wird. Der Dritte kann einspeisen, regional und/oder direkt vermarkten.

Weiterführende Informationen

Präsentation des Unternehmens QCELLS zu Angeboten von PV-Betreibermodellen (PDF)

Präsentation der enercity AG zu Angeboten von PV-Betreibermodellen (PDF)

Präsentation der enercity AG zu Mieterstrom-Modellen (PDF)