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Photovoltaik: Aus diesen Komponenten setzen sich Solaranlagen zusammen

Von Sven Meyer

29.09.2022

Wer an eine Solaranlage denkt, hat vermutlich sofort ein Bild von blau schimmernden Photovoltaik-Modulen auf Hausdächern vor Augen. Tatsächlich stellen die Module den größten und sichtbarsten Bestandteil einer PV-Anlage dar. Um Solarstrom zu erzeugen, werden noch einige anderer Komponenten benötigt. Welche verschiedenen Modul-Typen es gibt und was noch für eine Solaranlage gebraucht wird, haben wir im Folgenden für Sie zusammengefasst.



Das Wichtigste zu Photovoltaik-Modulen und -Komponenten in Kürze

  • Monokristalline PV-Module haben die höchsten Wirkungsgrade.
  • Polykristalline PV-Module eignen sich auch für Dächer, die nicht nach Süden ausgerichtet sind.
  • Dünnschichtmodule sind besonders leicht.
  • Die Verkabelung sollte von Fachbetrieben übernommen werden.
  • Die Wahl des Wechselrichters hängt u.a. von der Verschaltung der Module ab.
  • Für die Nutzung einer PV-Anlage werden zusätzliche Stromzähler benötigt.
  • Unsere Fachpartner beraten Sie gerne zur Auswahl der einzelnen Bestandteile Ihrer PV-Anlage. Hier kostenlos und unverbindlich entsprechende Angebote anfordern.

Auswahl der Solarmodule

Die Solarmodule sind das Herzstück jeder Photovoltaikanlage. Sie sorgen dafür, dass aus einstrahlender Sonnenenergie elektrischer Strom erzeugt wird. Wie effizient die Stromerzeugung von PV-Modulen ist, wird als Wirkungsgrad angegeben. Dieser liegt aktuell im Durschnitt bei etwa 22 bis 23 Prozent. Wissenschaftler arbeiten jedoch daran, den Wirkungsgrad von Solarmodulen immer weiter zu steigern.

Derzeit sind drei verschiedene Arten von PV-Modulen vorherrschend auf dem Markt vertreten. Diese unterscheiden sich in Herstellungsverfahren, Beschaffenheit, Wirkungsgrad, Nennleistung und folglich auch im Preis.

Bei den drei Modultypen handelt es sich um monokristalline und polykristalline Module sowie Dünnschichtmodule. Vor- und Nachteile dieser drei Modultypen haben wir im Folgenden kurz zusammengefasst.


Monokristalline Module

Monokristalline Solarmodule werden aus einem einzigen Siliziumkristall gefertigt. Sie sind besonders hochwertig und weisen im Vergleich zu den beiden anderen Modultypen (polykristalline Module und Dünnschichtmodule) den höchsten Wirkungsgrad auf. Sie eignen sich daher auch für kleinere Dachflächen. Die Module sind besonders robust und zeichnen sich durch eine geringe Anfälligkeit auf Umwelteinflüsse aus. Daraus resultiert eine lange Lebensdauer.

Am besten eignen sich monokristalline Solarmodule für den Einsatz auf südlich ausgerichteten Dächern, da sie bei direkter Sonneneinstrahlung die besten Stromerträge liefern. Diffuses Licht führt hingegen zu Ertragseinbußen.

Nachteil monokristalliner Module ist der Preis. Das hochwertige Material sowie das aufwändige Herstellungsverfahren haben zur Folge, dass monokristalline Solarmodule im Vergleich zu polykristallinen Modulen und Dünnschichtmodulen in der Anschaffung deutlich teurer sind.


Polykristalline Module

Polykristalline Module bestehen ebenso wie monokristalline Module aus Silizium. In der Produktion werden mehrere kleinere Siliziumkristalle kombiniert und zu einem Modul zusammengefasst. So erhalten die polykristallinen Module ihr typisches bläuliches und stark reflektierendes Aussehen.

Der Wirkungsgrad von polykristallinen PV-Modulen fällt mit 15 bis 20 Prozent niedriger aus als der von monokristallinen Modulen. Um eine Solaranlage mit gleicher Leistung zu erhalten, wird folglich eine größere Fläche benötigt. Ein Vorteil gegenüber den monokristallinen Modulen ist jedoch, dass die polykristallinen Module auch gut auf Dachflächen eingesetzt werden können, die nicht direkt nach Süden ausgerichtet sind, da sie auch dort gute Erträge erbringen.

Darüber hinaus sind polykristalline Module in der Produktion günstiger und dementsprechend fallen die Anschaffungskosten geringer als bei monokristallinen Modulen aus.


Dünnschichtmodule

Dünnschichtmodule bestehen meist aus amorphem oder kristallinem Silizium, das in einer dünnen Schicht auf ein Trägermaterial aufgedampft wird. Dünnschichtmodule sind sehr leicht und günstig in der Herstellung, haben aber auch einen deutlich geringeren Wirkungsgrad (maximal 15%) als mono- oder polykristalline Solarmodule. Um eine PV-Anlage mit gleicher Leistung zu erhalten, braucht man also eine deutlich größere Fläche als bei kristallinen Modulen.

Dünnschichtmodule weisen nur eine geringe Anfälligkeit für Verschattungen und Temperaturunterschiede auf und eignen sich daher auch für Dachflächen, die nicht nach Süden ausgerichtet sind.

Da Dünnschichtmodule keinen Rahmen haben, sind sie darüber hinaus weniger anfällig für Verschmutzungen. Allerdings sind sie auch weniger stabil als Module mit Rahmen, was die Montage erschwert.


  Monokristalline Module Polykristalline Module Dünnschichtmodule
Wirkungsgrad 20-23 % 15-20 % Bis 15 %
Ausrichtung Süden Süden
(Süd-)Osten
(Süd-)Westen
Süden
(Süd-)Osten
(Süd-)Westen
Material Monokristallines Silizium Polykristallines Silizium Meist Amorphes, nicht-kristallines Silizium
Benötigte Dachfläche/kWp Ca. 6-9 qm Ca. 7-10 qm Ca. 10-12 qm

Befestigung der Module

Bei der Installation der Module auf einem bereits bestehenden Dach werden diese in der Regel „aufdach“, also oberhalb der Dachdeckung (Ziegel, Blech, Schilf bzw. Reet etc.) befestigt. Dafür werden spezielle, an das Material angepasste Haltevorrichtungen verwendet. Dabei handelt es sich um Dachhaken oder Stockschrauben, Montageschienen und Modulklemmen.

Bei Flachdächern werden spezielle Flachdachmontagesysteme verwendet. Die Module werden auf Aufständerungen befestigt, die entweder direkt auf der Dachhaut oder in speziellen Wannen aufgestellt werden. Über Trapezbleche oder Dreieckstützen kann der Neigungswinkel der Module beliebig angepasst werden. Ideal ist bei einer Ausrichtung der Module nach Süden ein Neigungswinkel von 30°.

Bei Neueindeckungen können die Module auch „indach“, also anstelle von Dachziegeln o. Ä. montiert werden. Außer auf Reetdächern ist diese Montagevariante auf allen Schrägdächern möglich. Auch die Verwendung von Solarziegeln kann für  Dachsanierungen interessant sein, besonders im Denkmalschutz.


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Fachgerechte Verkabelung ist wichtig

Um den von den Modulen erzeugten Strom verwenden zu können, muss er über eine Verkabelung zum Wechselrichter gelangen. Diese Verkabelung muss unbedingt von einem Fachmann vorgenommen werden. Nur so ist eine sichere Nutzung des Solarstroms gewährleistet. Die Kabel sollten weder zu lang noch zu kurz sein und so unter den Modulen befestigt werden, dass sie bestmöglich vor Sonne, Wind und Wasser geschützt sind. Außerdem sollte darauf geachtet werden, dass die Kabel keine Schlaufen bilden. Eine besonders dicke Ummantelung schütz die Kabel vor Verschleißerscheinungen und Tierbissen und die Verwendung von Schutzhüllen. Wer Kabelbränden vorbeugen möchte, kann darüber hinaus auf spezielle selbstlöschende Kabel zurückgreifen.


Passenden Wechselrichter finden

Die PV-Module erzeugen Gleichstrom, den ein oder mehrere Wechselrichter in Wechselstrom umwandeln. Wechselrichter sollten idealerweise an einem kühlen und geschützten Ort untergebracht sein. Dies ist wichtig, da die Geräte bis zu fünf Prozent ihrer Leistung als Verlustwärme abgegeben. Gleichzeitig sollte der Abstand zu den PV-Modulen so gering wie möglich sein, um Übertragungsverluste zu minimieren.

Neben der Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom, sorgen Wechselrichter außerdem dafür, dass die PV-Module stets die unter aktuellen Bedingungen beste Leistung erbringen. Sie überwachen das Stromnetz und die Einhaltung der erforderlichen Sicherheitskriterien. Bei PV-Anlagen zur privaten Nutzung werden meist Wechselrichter mit einer Leistung von 5 kW eingesetzt, beziehungsweise den kWp der Anlage. Bei Solarkraftwerken werden Leistungen von bis zu 800 kW benötigt.

Aber nicht nur in der Leistung unterscheiden sich Wechselrichter untereinander, auch die Art der Verschaltung mit den PV-Modulen kann variieren. So gibt es String-, Multistring- und Zentralwechselrichter. Werden Module einer Anlage unterschiedlich ausgerichtet oder wird ein Teil der Module verschattet, ist es sinnvoll, einen Multistring-Wechselrichter zu verwenden. Dieser kann Modulstränge, die über mehrere Anschlüsse miteinander verbunden sind, individuell steuern. Zentralwechselrichter sind vor allem für Großanlagen geeignet.

Darüber hinaus wird zwischen ein- und dreiphasigen Wechselrichtern unterschieden. Überschreitet eine PV-Anlage die Schieflastgrenze von 4,6 kVA, muss ein dreiphasiger Wechselrichter verwendet werden. Bei einigen PV-Modulen ist es außerdem notwendig, einen Wechselrichter mit Transformator einzusetzen, der es ermöglicht, die Module zu erden. Wechselrichter ohne Transformator sind jedoch kleiner, leichter und haben einen besseren Wirkungsgrad.


Zusätzliche Stromzähler einbauen

Wer Solarstrom selbst nutzen möchte, benötigt seit dem EEG 2023 und der vollständigen Streichung der EEG-Umlage meistens nur noch zwei Stromzähler: Einen Bezugszähler, der misst, wie viel zusätzlicher Strom aus dem Versorgungsnetz verbraucht wird. Und einen Einspeisezähler, der angibt, wie viel des eigenen Solarstroms in das Versorgungsnetz eingespeist wird. In einem sogenannten Zweirichtungszähler werden Bezugs- und Einspeisezähler kombiniert. Diese Zählervariante ist platzsparender als die Installation einzelner Zähler. Einen Smart- oder Zweirichtungszähler erhalten Sie kostenlos von ihrem Stromanbieter.


Wer den Anteil des Eigenverbrauchs seines PV-Stroms steigern möchte, kann darüber hinaus einen Solarspeicher installieren. So kann Solarstrom, der nicht direkt benötigt wird, gespeichert und zu einem anderen Zeitpunkt, z.B. nachts, verwendet werden.


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Gute Photovoltaik-Mietverträge sind Rundum-Sorglos-Pakete. Der monatliche Mietpreis umfasst Planung, Installation, Montage, Wartung, Reparatur, Versicherung und Kundenservice. Miet-Anbieter sollten die gesetzliche Einspeisevergütung an Sie weiterleiten und Ihnen die Möglichkeit geben, die Anlage nach Ablauf der Mietdauer für einen symbolischen Preis zu erwerben und weiterhin zu betreiben.

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