Fragen und Antworten rund um den Solarstrom

Berlin hat sich zur Klimaneutralität bis zum Jahr 2050 verpflichtet. Wir unterstützen Berlin auf diesem Wege und sind seit 2016 der größte Solarstrom-Anlagenbauer in der Stadt. Dabei kommen wir immer wieder mit ähnlichen Fragen in Kontakt, die wir hier für Sie gesammelt aufbereitet und beantwortet haben.

Allgemeine Fragestellungen

      Funktionsweise und Ertrag von Solarstromanlagen

    • Wie wird aus Sonnenenergie Strom erzeugt?

      Photovoltaikanlagen bestehen aus einer Anzahl an Photovoltaikmodulen, die wiederum aus Solarzellen bestehen. In den Solarzellen wird das einfallende Sonnenlicht mithilfe von Halbleitermaterialien (in der Regel Silizium) in Strom umgewandelt. Halbleiter verdanken ihre Bezeichnung der Eigenschaft, dass sie sich sowohl wie ein elektrischer Leiter als auch wie ein Nichtleiter verhalten können.

      Eine Solarzelle ist letztlich eine Halbleiterdiode. Hierin wird die Strahlungsenergie in Gleichstrom verwandelt. Physikalisch erklärt werden kann dies durch den sogenannten Photoeffekt. Trifft Sonnenlicht auf die Solarzelle, werden Elektronen in der Zelle angeregt und vom nichtleitenden Teil herausgelöst. Am Übergang zwischen diesen beiden Schichten (die eine positiv, die andere negativ), dem p-n-Übergang, entsteht ein elektrisches Feld, das die beiden Schichten voneinander trennt und einen Ladungsausgleich verhindert. Gleichzeitig erlaubt die Grenzschicht, dass der Strom nur in eine Richtung fließt, wenn der Stromkreis geschlossen wird.

      Funktionsweise und Aufbau einer Solarzelle ©Radtke Media
    • Worin liegt der Unterschied zwischen Solarzelle, Solarmodul und PV-Anlage?

      Eine Solarzelle stellt die kleinste Einheit innerhalb eines Solarmoduls dar. Ein Solarmodul besteht somit aus vielen einzelnen Solarzellen. Dabei ist die Anzahl der Solarzellen innerhalb eines Moduls von der Größe des Moduls abhängig. In der Regel besteht ein Modul aus 36 oder 72 einzelnen Zellen. Der Zusammenschluss mehrerer Module wird PV-Anlage genannt.

    • Wovon hängt der Ertrag der Solarstromanlage ab?

      Der Ertrag der PV-Anlage hängt von unterschiedlichen Faktoren ab. Hierbei sind einerseits die Wirkungsgrade der verwendeten technischen Komponenten (z. B. Solarmodule und Wechselrichter) und andererseits die Standortbedingungen (Globalstrahlung, Dachneigung und -ausrichtung sowie Verschattungen) entscheidend.

      Mit den heutigen Modulen lassen sich in Berlin durchschnittlich ca. 930 kWh/kWp [1] in Südausrichtung erzeugen.

      Beim Betrieb der PV-Gesamtanlage treten Verluste auf, die in der sogenannten Performance Ratio (PR) zusammengefasst werden. Diese umfassen die Effekte, die mit einer erhöhten Betriebstemperatur, variablen Einstrahlungsbedingungen, Verschmutzung, Leitungswiderständen, Wandlungsverlusten des Wechselrichters und Ausfallzeiten einhergehen. Eine heute installierte PV-Anlage erreicht über das Jahr PR-Werte von 80 bis 90 %.

      Weiterhin wirkt sich die Ausrichtung der Anlage auf den Ertrag aus. Die höchsten Erträge können in einer Solarzelle dann erzielt werden, wenn die Solarstrahlung in einem Winkel von 90°, also senkrecht auf die Solarzelle trifft. Da der Sonnenstand im Tages- und im Jahresverlauf variiert, ist diese optimale Einstrahlung bei fest montierten Solarmodulen nicht permanent gegeben. Während im Sommer kleinere Neigungswinkel zu besseren Erträgen führen, werden im Winter höhere Neigungswinkel benötigt. Es geht also darum, den optimalen Winkel zu finden, der in der Jahressumme die höchsten Erträge bringt. Für unsere Breiten liegt dieser zwischen 30° und 35°. Aber auch Abweichungen von dieser optimalen Neigung um ± 20° sind als günstig anzusehen, da eine Reduzierung der Einstrahlung gegenüber dem Optimum bei maximal 5 % liegt.

      In Deutschland lassen sich unter guten Bedingungen durchschnittlich 130 kWh/m² erzeugen, wodurch zur bilanziellen Deckung des Strombedarfs eines Vierpersonenhaushalts (ca. 4.000 kWh/Jahr) eine etwa 30 m² große PV-Anlage mit knapp 4 kWp benötigt wird.


      [1] In Berlin rechnet man mit einem Photovoltaikertrag von ca. 930 kWh/kWp und 8 m²/kWp in Südausrichtung. Daraus folgend kann man den Ertrag einer Anlage pro m² bestimmen. Im bundesweiten Durchschnitt liegt der Photovoltaikertrag in Südausrichtung bei ca. 952 kWh/kWp. Wobei, der Norden Deutschlands einen geringeren, der Süden einen höheren Ertrag ermöglicht (vgl. Solarertrag Deutsche Städte, https://photovoltaiksolarstrom.com/photovoltaiklexikon/solarertrag-staedte/#pvertragberlin , Zugriff am 16.01.2020).
    • Wie viel CO2 wird pro kWh PV-Strom im Vergleich zu fossilen Brennstoffen ausgestoßen?

      Während PV-Anlagen im Betrieb kein CO2 freisetzen, muss eine gesamtheitliche Betrachtung auch die Herstellung der Anlage und ihre Entsorgung berücksichtigen. Betrachtet man den Lebenszyklus einer in Deutschland betriebenen Photovoltaik-Dachanlage, stellt man fest, dass ca. 50 Gramm CO2-Äquivalent pro erzeugter kWh Solarstrom entstehen. Bei der Stromproduktion mittels fossiler Energieträgern wie Erdgas entstehen etwa 10-mal so viele Treibhausgasemissionen. Die Stromproduktion mittels Braunkohle ist sogar ca. 20-mal klimaschädlicher.

    • Gibt es verschiedene Arten von Solarstromanlagen?

      Unter einer Solarstromanlage versteht man den übergeordneten Begriff für alle Nutzungsformen von Sonnenenergie. Im Rahmen von Gebäuden kann die Sonnenenergie entweder durch Photovoltaikanlagen (PV-Anlage) zur Stromerzeugung oder durch Solarthermieanlagen zur Wärmeerzeugung genutzt werden. Diese Frageliste bezieht sich hierbei explizit auf die Stromerzeugung mittels PV-Anlagen.

      Erfahrungen mit PV-Anlagen

    • Seit wann gibt es die ersten PV-Anlagen?

      Über 100 Jahre, nachdem der photoelektrische Effekt entdeckt worden ist, begann die Nutzung von PV-Modulen auf der Erde. Zuvor wurden Solarmodule vor allem zur Energieerzeugung im Weltall verwendet. Mit der Ölkrise 1973 stieg das Interesse an der Nutzung anderer Energieformen, wodurch nach langer Forschung die ersten PV-Anlagen ab 1980 in Betrieb genommen wurden.

    • Welche Lebensdauer besitzt eine PV-Anlage?

      Hierbei unterscheidet man zwischen der verwendeten Solartechnik. Amorphe (monokristalline) Solarzellen weisen eine Lebensdauer von ca. 25 Jahren auf, die kristallinen Zellen können sogar bis zu 30 Jahre genutzt werden. Während der Nutzungszeit der Solarmodule kommt es zu einer Leistungsabnahme. Einige der technischen Komponenten werden während der Nutzungszeit der Anlage ausgetauscht, Kabel und Module selbst halten in der Regel über die gesamte Laufzeit.

    • Wie hoch ist die Leistungsabnahme (Degradation) einer Anlage?

      Mit zunehmender Betriebsdauer einer Solarzelle kommt es zu einer Leistungsabnahme, auch „Degradation“ genannt. Über Herstellergarantien kann man die Degradation gut abschätzen. In der Regel rechnet man mit 80 bis 90 % der Leistung nach 20 Jahren Nutzungsdauer. Das bedeutet, dass nach 20 Jahren Nutzungszeit noch mindestens 80 % des Ertrages bei gleicher Lichteinstrahlung erzeugt werden [1]. Diese Werte sind mit praktischen Messungen überprüft und für die Praxis bestätigt worden [2].

      Leistungsfähig bleibt die Solarzelle sogar 35 bis 40 Jahre [3].


      [1] (vgl. Photovoltaik – die freie Sonnenenergie nutzen, Solarzentrum Berlin, https://www.solarwende-berlin.de/fileadmin/user_upload/Solarwende/Grafiken_Contentseiten/SolarZentrum/Flyer_und_Leitfaeden/PV-Flyer-SolarZentrum.pdf, Zugriff am 16.01.2020)

      [2] Bei einer Studie des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme (ISE) wurde eine durchschnittliche Degradation von 0,1 % relativen Wirkungsgradverlusts pro Jahr für die gesamte Anlage nachgewiesen. Im Test überprüft wurden 14 Anlagen in Deutschland mit mono- und polykristallinen Modulen. Je nach verwendetem Solarzellentyp kann eine lichtinduzierte Degradation von 1 bis 2 % in den ersten Betriebstagen hinzukommen. In einer konservativen Betrachtungsweise geht man von einer jährlichen Degradation von ca. 0,5 % aus. (vgl. Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland, Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE, Download von www.pv-fakten.de, Fassung vom 07.01.2020, S. 43)

      [3] (vgl. Degradation von Solarmodulen im Vergleich, Energie Experten, https://www.energie-experten.org/erneuerbare-energien/photovoltaik/solarmodule/degradation.html, Zugriff: 08.01.2020)

    • Wie lange hält ein Wechselrichter?

      Man rechnet mit einer durchschnittlichen Lebensdauer von ca. 15 Jahren. Das bedeutet, über die Nutzungsdauer der PV-Anlage muss der Wechselrichter höchstwahrscheinlich einmal ausgetauscht werden. Dies ist in der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung zu berücksichtigen.

    • Sind PV-Anlagen Sondermüll?

      Nein! In Europa fällt das Recyceln von Solarstromanlagen unter die gesetzliche Pflicht und ist durch die EU Richtlinie WEEE-2002/96/EG festgehalten. Außerdem fordert die EU, dass mindestens 80 % aller verkauften Module recycelt werden.

    • Lassen sich PV-Anlagen gut recyceln?

      Die meisten verbauten PV-Anlagen bestehen aus Glas, Aluminium, Kunststoffen und Silizium. Dünnschichtmodule können neben Silizium auch aus Cadmiumtellurid, Galliumarsenid oder Kupferindiumselenid bestehen. Es können nach aktuellem Stand bis zu 95 % der verwendeten Materialien recycelt werden.

      Zudem haben PV-Produzenten im Juni 2010 ein herstellerübergreifendes Recyclingsystem in Betrieb genommen (PV Cycle). Es verpflichtet Produzenten, mindestens 85 % der PV-Module kostenlos zurückzunehmen und zu recyceln. Des Weiteren trat in Deutschland im Oktober 2015 das Elektro- und Elektronikgerätegesetz in Kraft. Es klassifiziert PV-Module als Haushaltsgerät und regelt Rücknahmepflichten sowie die Finanzierung.

    • Wie wartungsintensiv ist eine PV-Anlage?

      Eine PV-Anlage ist grundsätzlich wartungsarm. Die Neigung der Module sorgt für einen selbstreinigenden Effekt bei Regen und Schnee, wodurch die Reinigung entfällt. Bei großen Verunreinigungen lohnt es sich, die Module zu reinigen, da ansonsten die Gefahr der Leistungsminderung besteht. Neben den Solarmodulen werden zusätzlich jährlich die Verkabelungen, Unterkonstruktionen und elektrischen Bauteile auf ihre Funktionsweise überprüft. Die genauen Inhalte der Wartung können dem Wartungsplan (Anhang A) entnommen werden.

       

      Lokale Initiativen und weiterführende Informationen

    • SolarZentrum Berlin

      SolarZentrum Berlin und Berliner Stadtwerke kooperieren zusammen
      Solarzentrum Berlin
      Bei allgemeinen oder bisher nicht behandelten Fragen rund um das Thema Solarenergie stehen Ihnen die Mitarbeiter SolarZentrumBerlin gerne zur Verfügung.

    • PINiE e.V.


      PINiE e.V.
      Der Solarverein Pankower Initiative zur Nutzung innovativer Energiequellen e.V. (PINiE) setzt sich für die Nutzung erneuerbarer Energien in Pankow ein und ist unter anderem Mitglied im EUROSOLAR-Netzwerk.

    • Ökumenische Umweltgruppe Lichtenrade

      Ökumenische Umweltgruppe Lichtenrade und Berliner Stadtwerke kooperieren zusammen

      Ökumenische Umweltgruppe Lichtenrade
      Für Lichtenrade und darüber hinaus bietet die Ökumenische Umweltgruppe Lichtenrade gerne Anregung zur und Begleitung bei der Errichtung von Solaranlagen auf http://www.lisoma.berlin an.

    • Solar Cluster Baden-Württemberg e.V.

      Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. und Berliner Stadtwerke kooperieren zusammen
      Solar Cluster Baden-Württemberg e.V.
      Das Solar Cluster Baden-Württemberg e.V. vertritt und vernetzt rund 50 Unternehmen und Forschungseinrichtungen aus allen Teilen der solaren Wertschöpfungskette. Ziele der südwestdeutschen Branchenvereinigung sind der beschleunigte Ausbau der Solarenergie in Baden-Württemberg und die Unterstützung der regionalen Solarbranche.

      Seinen Mitgliedern bietet der Verein zahlreiche Möglichkeiten, Kontakte zu Unternehmen, Forschung und Politik zu knüpfen, regelmäßige Veranstaltungen sowie eine starke Stimme in der Öffentlichkeit.

    • Photovoltaik-Netzwerk Baden-Württemberg

      Photovoltaik-Netzwerk Baden-Württemberg und Berliner Stadtwerke kooperieren

      Photovoltaik-Netzwerk Baden-Württemberg
      Zwölf regionale Photovoltaik-Netzwerke treiben den Ausbau der Photovoltaik voran – und bringen dafür Interessierte, Photovoltaik-Akteure und Verantwortliche zusammen. Worum es geht? Für die Solarenergie zu begeistern. Aktiv im Netzwerk sind Energieagenturen, Genossenschaften, Stadtwerke, Installateure, Hochschulen, Unternehmen, Kommunen, Landkreise etc. Alle können mitwirken und das Netzwerk für ihre Projekte nutzen – egal ob auf dem Dach, an der Fassade oder auf der Freifläche. Die zwölf regionalen Netzwerke werden durch das Solar Cluster BW und die KEA Klimaschutz- und Energieagentur Baden-Württemberg koordiniert und im Rahmen der Solaroffensive vom Umweltministerium Baden-Württemberg gefördert.

      PV-Anlagen liefern klimafreundlichen und günstigen Strom. Städte und Gemeinden können hiervon profitieren. Gleichzeitig sind sie wichtige Akteure für den Ausbau der Solarenergie. Die Broschüre „Photovoltaik in Kommunen“ zeigt vielfältige Handlungsoptionen auf – auch über die eigenen Liegenschaften hinaus – und unterstützt so bei der solaren Energiewende vor Ort.

    Technische und gebäudespezifische Fragestellungen

        Anlagentechnische Einbindung auf dem Dach

      • Wie sieht der technische Aufbau einer PV-Anlage aus?

        Die einzelnen Solarmodule sind untereinander verkabelt. Auf diese Art und Weise wird die Energie gebündelt und ebenfalls per Kabel dem Wechselrichter zugeführt, der den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und an das Hausnetz weitergibt. Über einen Netzanschluss wird überschüssiger Strom in das Netz der allgemeinen Versorgung eingespeist. Zähler erfassen die jeweiligen Energiemengen.

      • Worauf ist bei der gleichzeitigen Nutzung von PV-Anlagen und Notstromaggregaten zu achten?

        PV-Anlagen und Notstromaggregate können grundsätzlich problemlos in einer Liegenschaft zusammen betrieben werden. Es müssen jedoch zwei wichtige Punkte beachtet werden: Zum einen benötigt das Notstromaggregat einen eigenen lastgangmessenden RLM-Zähler, damit die Einspeisung des Aggregates von der Einspeisung der Anlage unterschieden werden kann. Das ist für die EEG-Vergütung relevant. Zum anderen fordert der Netzbetreiber einen Schalter, der die PV-Anlage komplett verriegelt, wenn das Notstromaggregat läuft. Das ist wichtig, um unerwünschte Wechselwirkungen zwischen PV-Anlage und Notstromaggregat zu vermeiden.

      • Wofür stehen DC und AC?

        Beides sind Abkürzungen, die den Strom beschreiben:
        DC bedeutet „Direct Current“ und steht für Gleichstrom.
        AC bedeutet „Alternating Current“ und bedeutet Wechselstrom.

        Die PV-Anlage erzeugt Gleichstrom, dieser wird durch den Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt. Nur so kann der erzeugte Strom auch im Gebäude genutzt oder ins Netz eingespeist werden.

      • Welche allgemeinen Voraussetzungen muss das Dach erfüllen?

        Für die Installation von PV-Anlagen sind Flachdächer am besten geeignet, da sie gut zugänglich sind. Natürlich sind auch Schrägdächer geeignet. Geeignete Dächer weisen einen guten Dachzustand auf und besitzen ausreichend Statikreserven.

      • Sind auch Schrägdächer geeignet?

        Die Nutzung von Schrägdächern ist technisch problemlos möglich, aber für den Aufbau und die Wartung sind besondere Sicherheitsvorkehrungen zu treffen. Bei Einbeziehung notwendiger Gerüstkosten wird der Aufbau der PV-Anlage in der Regel unwirtschaftlich. Bei bereits vorhandenem Gerüst (z. B. bei Fassadenarbeiten oder einer Dachsanierung) ist eine Belegung mit PV sinnvoll.

      • Kann eine PV-Anlage installiert werden, wenn die Elektroanlage im Gebäude marode ist?

        Nach den derzeitigen gesetzlichen Verpflichtungen ist regelmäßig eine DGUV V3-Prüfung der Elektroanlage durchzuführen. Ergibt die Prüfung wesentliche Mängel, z. B. erhöhte Schleifenimpedanzen oder Isolationsfehler, muss die Elektroanlage umgehend instand gesetzt oder außer Betrieb genommen werden. Sollte die Prüfung keine wesentlichen Mängel aufzeigen, ist die Installation einer PV-Anlage möglich. Grundsätzlich ist zu beachten, dass die PV-Anlage auf die Leistungsfähigkeit der vorhandenen Elektroanlage abgestimmt wird.

      • Wie kommt das PV-Kabel durchs Dach?

        Der Schwanenhals dient dazu, die Kabel von dem Dach herunter und aufs Dach zu führen.
        Dies ist von den Dachgegebenheiten abhängig. Entweder mittels Schwanenhals, durch einen vorhandenen Schacht oder außen an der Fassade in einem Leerrohr entlang. Bei einem Schrägdach werden spezielle Dachziegel eingesetzt.
      • Wird ein neuer Zähler gebraucht? Wenn ja, wer trägt die anfallenden Kosten?

        Für die Nutzung einer PV-Anlage werden zwei verschiedene Zähler benötigt. Einerseits wird ein neuer Erzeugerzähler für die PV-Anlage installiert, die hier anfallenden einmaligen und laufenden Kosten werden im Eigenbetrieb selbst getragen oder vom Vertragspartner (z. B. von den Stadtwerken) übernommen. Zusätzlich wird der jetzige Bezugszähler der Liegenschaft durch einen Zweirichtungszähler getauscht. Die einmaligen Kosten für den Austausch sind auch hierbei selbst oder durch den Vertragspartner zu übernehmen, die laufenden Kosten dieses Zählers sind derzeit identisch des ausgetauschten Bezugszählers.

      • Ist eine Vollbelegung des Daches mit PV-Modulen möglich?

        In der Regel ist die nutzbare Dachfläche meist größer als die geplante PV-Modulfläche. Eine Vollbelegung des Daches mit PV-Modulen ist technisch möglich, in vielen Fällen lässt sich dies wirtschaftlich aber nicht darstellen. Um die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage zu erreichen, ist eine möglichst hohe Eigennutzung des erzeugten PV-Stromes notwendig, da die Einspeisung in das öffentliche Netz nur gering vergütet wird. Das Optimum der Anlagengröße ergibt sich aus der Anlagenberechnung. Bei einer gewollt größeren Belegung kann die Unwirtschaftlichkeit ausgeglichen werden, z. B. durch einen Baukostenzuschuss.

      • Wie dicht können Dächer mit PV-Modulen belegt werden?

        Neben den vorgegebenen Mindestabständen zu Brandwänden und Dachkanten sind Wartungswege zwischen den Modulreihen einzuplanen. Außerdem werden innerhalb der Schienensysteme der Modulreihen von den Herstellern bestimmte Mindestabstände vorgegeben. Um die Kühlung durch natürliche Konvektion nicht zu beeinträchtigen, ist z. B. ein Abstand von mindestens 5 cm zum Dach sinnvoll.

      • Was bedeutet „Temperaturwanderung der Module“?

        Durch extreme Temperaturunterschiede und der damit verbundenen Ausdehnung und dem Zusammenziehen der Materialien kann es dazu kommen, dass die Unterkonstruktionen der Module auf dem Dach wandern. Diese Wanderung ist von der verwendeten Ballastierung unabhängig. Durch regelmäßige Wartungsgänge und technische Vorkehrungen zur Absicherung vor Temperaturwanderung kann ein Schaden an der Dachhaut vermieden werden. Eine Gefahr, dass die Module vom Dach fallen könnten, besteht dabei nicht.

        Technische Komponenten

      • Aus welchen Komponenten setzt sich eine Solarstromanlage zusammen?

        Eine Solarstromanlage besteht aus verschiedenen einzelnen Komponenten. Das Herzstück einer Anlage stellt das Solarmodul dar. Zusätzlich werden Wechselrichter, Verkabelungen, Trägerkonstruktion, Stromzähler und Anschlusskästen benötigt. Optional können Stromspeicher oder Einspeisemanagementsysteme ergänzt werden. Letzteres wird Pflicht bei einer Anlage mit einer Leistung größer 100 kWp.

      • Welche Typen von Modulen gibt es?

        Die Unterscheidung der Module wird anhand des Zelltyps vorgenommen. In der Regel werden kristalline PV-Module verbaut. Dabei wird bei monokristallinen Modulen die Zelle aus einem einzelnen Kristall hergestellt, während bei polykristallinen Modulen viele kleine Einzelkristalle zur Herstellung verwendet werden. Neben den kristallinen PV-Modulen existieren auch Dünnschicht-Module. Diese bestehen nicht aus einzelnen Zellen, vielmehr werden hierbei Halbleiter auf ein Trägermaterial aufgedampft.
        poly- und monokristalline Module
        links: monokristallines Modul / rechts: polykristallines Modul
        Monokristalline Module sind in der Herstellung teuer, weisen aber einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Module auf. Daher lohnen sich monokristalline Module für Dächer mit geringer nutzbarer Dachfläche. Von außen zu unterscheiden sind diese anhand ihrer Farbstruktur. Monokristalline Module wirken nahezu schwarz und homogen, während die polykristallinen Module meist bläuliche Zellstrukturen erkennen lassen.
      • Welche Wirkungsgrade besitzen PV-Module?

        Bei der Wirkungsgradbetrachtung ist es sinnvoll, zwischen Dünnschichtmodulen und kristallinen Modulen zu unterscheiden. Während Dünnschichtmodule einen sehr geringen Wirkungsgrad von ca. 6 bis 10 % aufweisen, erreichen kristalline Module bereits Wirkungsgrade von ca. 20 %. Dabei liegen die Wirkungsgrade der monokristallinen Module mit 18 bis 22 % etwas über denen polykristallinen Module mit ca. 15 bis 20 %.

      • Wie sind einzelne Solarmodule miteinander verbunden?

        Die einzelnen Solarmodule können auf zwei verschiedene Weisen miteinander verbunden werden. Welche Schaltung notwendig ist, ist vom verbauten Wechselrichter, der Anordnung der Module auf dem Dach und der jeweiligen Verschattungssituation abhängig. Dabei können die Zellen in Reihe oder parallel geschaltet werden. Bei Reihenschaltungen werden hohe Spannungen, bei Parallelschaltungen hohe Ströme generiert. Meist wird eine Kombination beider Varianten gewählt.

      • Welche Aufgaben übernimmt ein Wechselrichter?

        Ein Wechselrichter ist eine wichtige technische Komponente, die den Gleichstrom, der von einer PV-Anlage produziert wird, in Wechselstrom umwandelt. Zusätzlich sorgt der Wechselrichter dafür, dass die Anlage in ihrem optimalen Betriebspunkt betrieben wird. Dabei ist der Wirkungsgrad des Wechselrichters für den Ertrag der PV-Anlage entscheidend.

      • Welche Wechselrichtertypen gibt es?

        Je nach vorliegendem Anwendungsfall können verschiedene Typen von Wechselrichtern unterschieden werden. Typische Wechselrichter sind: Stringwechselrichter, Multistringwechselrichter, Modulwechselrichter und Zentralwechselrichter. Sie unterscheiden sich im Wesentlichen in der Anzahl der anschließbaren Module oder Stränge (Strings).

      • Wie viele Wechselrichter werden i. d. R. benötigt?

        Wenn alle Module zu einem einzigen String in Reihe zusammengefasst werden, dann reicht i. d. R. ein Wechselrichter (Stringwechselrichter) aus. Sind aber Module unterschiedlich ausgerichtet oder liefern unterschiedliche Leistungen, dann werden bei nur einem verbauten Wechselrichter Leistungseinbußen hingenommen. In solchen Fällen ist es sinnvoll, entweder mehrere Wechselrichter zu schalten oder Module nach Leistung zu verschiedenen Strings zu bündeln und diese mittels Multistringwechselrichter zu verschalten. Auf diese Art und Weise wird sichergestellt, dass für jeden Strang ein eigener MPP-Tracker eingesetzt wird. Häufig werden nur noch moderne Wechselrichter mit mehreren MPP-Trackern verbaut. Als MPP-Tracker (Maximal-Leistungspunkt-Suche) bezeichnet man ein Verfahren, bei dem die elektrische Belastung so angepasst wird, dass den Zellen die größtmögliche Leistung entnommen werden kann.

      • Wie viel Platz muss für den Wechselrichter vorgesehen werden und wo wird dieser montiert?

        Neben den wirtschaftlichen Gründen (z. B. geringere Kosten bei der Verkabelung) ist es auch aus Brandschutzaspekten (vgl. Bereich „Blitz- und Brandschutz“) sinnvoll, den Wechselrichter in der Nähe der Anlage auf dem Dach zu montieren. Es ist aber auch möglich, den Wechselrichter im Keller zu befestigen. Zur Übertragung des Gleichstroms von der Solarstromanlage bis zum Wechselrichter werden jedoch Kabel mit großem Durchmesser benötigt, damit die Kabelverluste gering gehalten werden können. Zusätzlich ist bei einer Montage fern der Anlage ein Feuerwehrschalter nötig (vgl. Bereich „Blitz- und Brandschutz“).

        Die Abbildung zeigt beispielhaft den Platzbedarf eines Wechselrichters. Je nach Größe bzw. Leistung der Anlage werden ein oder mehrere Wechselrichter benötigt. Daher variiert der Platzbedarf eines Wechselrichters auf dem Dach. Ein Wechselrichter bis 23 kVa benötigt beispielsweise ein Platzbedarf von ca. 550 x 600 x 250 mm (B x H x T), während für einen Wechselrichter bis 66 kVa einen Bedarf von ca. 1.100 x 600 x 300 mm (B x H x T) eingeplant werden muss. Darüber hinaus ist es sinnvoll, mit einem Abstand von 600 mm an der Unterseite und je 300 mm an den Seiten zu rechnen, um die Kühlung durch natürliche Konvektion zu gewährleisten.

        Wechselrichter
        Wechselrichter auf dem Flachdach einer Schule und Solarmodule in Ost-West-Ausrichtung (Ort: Friedrich-List-Schule · Fotograf: Benjamin Pritzkuleit)
      • Wie groß muss die Montagefläche für die PV-Niederspannungshauptverteilung im Untergeschoss (neben der NSHV) sein?

        Für die PV-Niederspannungshauptverteilung im Untergeschoss (neben der NSHV) werden abhängig von der Anlagengröße maximal 1,50 x 1,50 m (H x B) benötigt.

      • Was bedeutet kWp/MPP?

        kWp steht für „kilowatt peak“ und stellt die Nennleistung einer PV-Anlage unter Normbedingungen bei Standardtestbedingungen von 1000 W/m² Einstrahlung und 25 °C Modultemperatur dar. Dieser sagt jedoch nur wenig über den eigentlichen Ertrag der PV-Anlage aus, dies wird über die Leistung multipliziert mit der Zeit ausgedrückt (kWh).

        Unter MPP versteht man den Punkt der maximalen Leistung, also den optimalen Punkt zwischen Strom und Spannung, abhängig von den augenblicklichen Bedingungen. Jeder Wechselrichter hat mindestens einen MPP-Tracker verbaut, der für die optimale Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom sorgt.

      • Welche Wirkungsgrade besitzen Wechselrichter?

        Der Wirkungsgrad beschreibt die Effizienz einer technischen Komponente. Bei einem Wechselrichter gibt der Wirkungsgrad an, wie viel von der Eingangsleistung auf der Gleichstromseite als Leistung auf der Wechselstromseite abgegeben werden kann. Je größer diese Zahl ist, desto effizienter arbeitet der Wechselrichter. Wechselrichter erreichen i. d. R. Wirkungsgrade von bis zu 98 %.

        Um verschiedene Wechselrichter vergleichen zu können, ist es sinnvoll, den europäischen Wirkungsgrad zu betrachten. Dieser bezieht in die Berechnung die wechselnden Wetterbedingungen ein.

      • Was ist bei der Verkabelung einer Anlage zu beachten?

        Es werden spezielle Solarkabel verwendet. Diese sind UV- und witterungsbeständig und für den Einsatz im Freien für lange Zeit ausgelegt. Zusätzlich können Kabel, die direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind, zusätzlich mit Schutzschläuchen oder Kabeltrassen geschützt werden. Neben dem richtigen Material ist auch die Länge der Kabel ausschlaggebend. Diese dürfen nicht zu straff, aber auch nicht zu lose verschaltet werden. Um Verluste und Kosten zu reduzieren, sind möglichst kurze Kabelwege zu bevorzugen.

      • Welche Aufgabe fällt der Unterkonstruktion bzw. Trägerkonstruktion zu und wie wird diese realisiert?

        Die Unterkonstruktion sichert die PV-Anlage auf dem Dach. Diese muss nach den geltenden Normen dimensioniert sein und die Anlage vor von außen wirkenden Kräften schützen (z. B. Windkräfte, Schneelasten) und diesen standhalten.

        Dabei liegt die Unterkonstruktion lediglich auf der Dachhaut auf, geschützt durch Bautenschutzmatten. Zur Standsicherheit wird die Konstruktion in der Regel über Betonsteine ballastiert. Für jedes Objekt wird ein separater Standsicherheitsnachweis gerechnet. Aus diesen Standsicherheitsnachweisen leitet sich auch die Menge der Ballastierung ab. Üblicherweise werden an den Rändern und Eckbereichen höhere Ballastierungen als im mittleren Bereich benötigt.

      • Welche Erweiterungsmöglichkeiten bestehen bei einer Anlage?

        Eine bestehende Anlage kann mit zusätzlichen Modulen erweitert werden. Wichtig ist hierbei die Überprüfung der Elektroanlage und inwiefern die Kabel und Wechselrichter noch Kapazität für die Zuschaltung weiterer Leistungen besitzen. Andernfalls sind Komponenten auszutauschen. Ergänzend besteht die Möglichkeit, Speichersysteme zu installieren, die überschüssigen Strom speichern und zur Verfügung stellen, wenn die Sonne gerade nicht scheint.

      • Arbeiten PV-Anlagen selten unter Volllast?

        Volllast bedeutet, dass die PV-Anlage ihre Nennleistung erzeugt. Das geschieht nur bei optimaler Einstrahlung im Sommer zur Mittagszeit. Unter Volllaststunden wird der Quotient aus der im Laufe eines Jahres tatsächlich erzeugten Energie und der Nennleistung der Module bezeichnet. Da PV-Anlagen den unterschiedlichen Einstrahlungsbedingungen unterliegen, arbeiten sie nur etwas weniger als die Hälfte der Jahresstunden und dann auch meist nur in Teillast. Somit kann man mit ca. 900 Volllaststunden pro Jahr für Dachanlagen in Berlin rechnen.

        Stromspeicher

      • Wofür ist ein Speicher sinnvoll?

        Stromspeicher bieten die Möglichkeit, den Eigenverbrauch des generierten Stroms zu erhöhen, indem der Strom gespeichert wird, wenn er nicht zeitgleich mit der Erzeugung genutzt werden kann.

      • Rechnet sich ein Speicher?

        Stromspeicher sind noch sehr kostenintensiv und rechnen sich in der Regel nicht. Wenn Förderprogramme genutzt werden können, verbessert sich die Wirtschaftlichkeit. Bei Einfamilienhäusern lohnt sich ein Stromspeicher eher, da die Haushaltsstrompreise deutlich höher sind als die Strompreise der öffentlichen Liegenschaften.

      • Welche Fördermöglichkeiten gibt es?

        Die Berliner Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe hat im Jahr 2019 ein Förderprogramm für Stromspeicher aufgelegt, mit dem aktuell [1] 300 € je Kilowattstunde nutzbarer Speicherkapazität gefördert werden können. Der Maximalbetrag pro Vorhaben sind 15.000 €. Die Förderung ist an den Bau einer neuen Photovoltaikanlage gekoppelt. Weitere Einzelheiten finden sich in der Richtlinie und auf den Seiten der Senatsverwaltung, klicken sie hier [2].


        [1] Bis zum Jahr 2021
        [2] Senatsverwaltung für Wirtschaft, Energie und Betriebe, https://www.berlin.de/sen/energie/energie/erneuerbare-energien/foerderprogramm-stromspeicher

        Blitz- und Brandschutz

      • Wird eine Blitzschutzanlage benötigt?

        Der Blitzschutz spielt eine wesentliche Rolle beim vorbeugenden Brandschutz. Aus diesem Grund wird bei jeder PV-Anlage der Blitzschutz in die Planung einbezogen. Dabei wird zwischen einem inneren und einem äußeren Blitzschutz unterschieden. Während sich der äußere Blitzschutz mit Blitzfangeinrichtungen, Abschottungen etc. befasst (z. B. Blitzableitern), sorgt der innere Blitzschutz für den Schutz der Komponenten vor Überspannungen. Hierfür werden die Modulrahmen und das Gestell mit der Erdung des Hauses gekoppelt.

      • Erhöhen PV-Anlagen die Brandlast?

        Nein, PV-Anlagen erhöhen die Brandlast nicht.

      • Welche Brandschutzvorkehrungen gibt es?

        Die Kabel werden normgerecht mit Brandschottungen versehen, beispielsweise Wickelbrandschotts. Diese Schottungen verhindern bei einem Brandfall die Ausdehnung der Flammen über einen bestimmten Zeitraum hinweg.

        Zusätzlich gelten für die einzelnen Komponenten wie den Wechselrichter Vorgaben für die sachgerechte Befestigung (z. B. keine Befestigung an brennbaren Materialien). Neben Brandwänden ist die Planung von Brandabschnitten der PV-Anlage auf dem Dach sinnvoll.

      • Dürfen brennende PV-Anlagen gelöscht werden?

        Eindeutig „ja“! Die Feuerwehr hat einen grundsätzlichen Löschauftrag, der auch für PV-Anlagen gilt. Keine Löschversuche zu unternehmen, ist strafbar (vgl. „Gibt es besondere Sicherheitsanforderungen an Solarstromspeicher?„).

      • Wie ist das Brandschutzvorgehen bei einem Wechselrichter auf dem Dach?

        In einem Brandfall schaltet die Feuerwehr den Hausanschluss aus, damit ist das Gebäude bis unters Dach spannungsfrei und kann gefahrlos betreten und evakuiert werden.

      • Wie ist das Brandschutzvorgehen bei einem Wechselrichter im Keller?

        Wenn der Wechselrichter im Keller ist, gehen die DC-Stringleitungen durch einen feuerfesten Schacht. Im Brandfall wird von der Feuerwehr der Feuerwehrschalter betätigt, der die Anlage spannungsfrei und berührungssicher macht.

      • Gibt es Kennzeichnungen, die im Brandfall auf PV-Anlagen hinweisen?

        Alle Hausanschlussräume, Gebäudeeingänge und Dachausgänge, die zu der PV-Anlage führen, sind mit typisch auffälligen PV-Anlagen-Aufklebern zu versehen (siehe Abbildung). Zusätzlich hilft ein „Übersichtsplan für Einsatzkräfte“, die Verkabelung spannungsführender Leitungen und Objekte zu erkennen. Dieser sollte mit dem Anlagenplan in dem Bereich des Hausanschlusskastens aufbewahrt werden.

        Abbildung: Hinweisschild, angepasst an Ihren Bezirk – Die farbliche Gestaltung des Schildes ist mit den Feuerwehren (Arbeitsgemeinschaft der Leiter der Berufsfeuerwehren – AGBF Bund) abgestimmt. Es sollte nicht kleiner als DIN A6 für den Hausanschlusskasten sein.

        PV-Hinweis
        PV-Hinweis
      • Erhöht eine PV-Anlage die Blitzschlaggefahr?

        Die Installation einer PV-Anlage auf einem Dach erhöht nicht die direkte Blitzschlaggefahr. Die blitzstromtragfähigen Unterkonstruktionsschienen werden mit den vorhandenen Blitzableitungen verbunden. Somit kommt es nicht zu Spannungsüberschlägen und Funkenbildung. Das heißt, es besteht keine erhöhte Brandgefahr durch Blitzeinschlag.

      • Gibt es Vorkehrungen gegen Kabelbrand auf der Anlage?

        Mittels Überspannungsableiter werden Überspannungen zur Erdung abgeleitet. Kabelbrände können also nicht durch Überspannung auftreten.

      • Ist ein Feuerwehrschalter (DC-Notschalter) zwingend vorzusehen?

        Die Feuerwehr will zwingend vermeiden, dass sich im Brandfall im Gebäude noch spannungsführende Leitungen befinden. Dies wäre der Fall, wenn sich die Photovoltaikanlage auf dem Dach und die Wechselrichter im Keller befinden. In diesem Fall führen die Gleichstrom(DC)-Kabel vom Modulfeld bis in den Keller und stehen bei Stromproduktion der PV-Anlage unter Spannung. Bei Freischaltung des Gebäudes würden diese Leitungen weiterhin über das Modulfeld Spannung führen. In diesem Fall ist der Einbau einer separaten Gleichstrom-Freischaltstelle vorgeschrieben. Diese schaltet über ein Schaltschütz die Leitung durchs Gebäude spannungsfrei.

        Ist der Wechselrichter auf dem Dach installiert, befinden sich im Gebäude nur Wechselstromleitungen. Im Brandfall schaltet die Feuerwehr das Gebäude frei und die Wechselrichter schalten automatisch ab. Eine separate Freischaltstelle wird daher unnötig. Für Arbeiten an der Anlage auf der Dachfläche besitzen alle gängigen Wechselrichter DC-Freischaltstellen. Diese Art der Anlagenerrichtung ist konform zu den Wünschen der Berliner Feuerwehr.

      • Welche Abstände sind für Brandwände zu beachten?

        Zu Brandwänden ist gemäß Bauordnung ein Mindestabstand von mindestens 1,25 m einzuhalten.

      • Was ist für Brandabschottungen zu beachten?

        Beim Einsatz von Brandschottungen sind die technischen Regelwerke zu beachten. Brandabschottungen verhindern ein Ausbreiten von Kabelbränden.

      • Gibt es besondere Sicherheitsanforderungen an Solarstromspeicher?

        Solarstromspeicher sind nur in einem begrenzten Maße abschaltbar, daher gelten hierbei die gleichen Sicherheitsanforderungen bei Löscheinsätzen wie bei Einsätzen im Niederspannungsbereich. Im Falle einer Beschädigung des Speichers können giftige und ätzende Gase entweichen, die mit Löschwasser reagieren können. Daher ist es wichtig, für eine gute Durchlüftung der Räume zu sorgen, in denen der Speicher steht.

        Statik & Dachbeschaffenheit

      • Was sind die Auswahlkriterien für die Dächer, insbesondere hinsichtlich der statischen Abschätzung?

        Die derzeit eingesetzten PV-Systeme besitzen in der Regel nur geringe Gewichtslasten (ca. 15 bis 35 kg/m²). Durch die flache Modulneigung besteht zudem nur eine sehr geringe Windlastbeanspruchung. Beides sorgt dafür, dass fast alle Dächer für solche Systemlasten geeignet sind. Vor der Belegung des Daches mit Solarmodulen ist ein Statiker heranzuziehen, der ein Statikgutachten erstellt. Sollten die Stadtwerke mit dem Bau der PV-Anlage beauftragt worden sein, erfolgt dieser Schritt direkt nach Vertragsabschluss. Sollte sich dabei herausstellen, dass das Dach ungeeignet ist, verhindert dies den Bau der PV-Anlage. Bei einem Vertrag mit den Stadtwerken übernehmen diese die bis dahin angefallenen Kosten.

      • Welche Lasten werden pro Quadratmeter Dachfläche angesetzt?

        Je nach Montagesystem und Dachart variieren die Maximallasten:

        1. Auflastballastiertes Montagesystem ohne Dachdurchdringung wird auf Flachdächern mit Bitumen-, Folien- und Kieseleindeckung sowie bei extensiven Gründächern im Bestand eingesetzt. Gesamtgewicht: bis zu 35 kg/m²
        2. Auflastballastiertes Montagesystem ohne Dachdurchdringung ist auf Flachdächern mit extensivem Gründach im Neubau einsetzbar. Gesamtgewicht: bis zu 130 kg/m² (sollte immer vorab projektspezifisch gerechnet werden).
        3. Dachparallele Montagesysteme, beispielsweise ein verklebtes Schienensystem, ein Schienensystem mit Verschraubung oder Vernietung (bspw. Trapezblech)
          oder ein Klemmsystem (bspw. Kalzip-Dach). Gesamtgewicht: ca. 15 kg/m²

        PV-Module werden auf Flachdächern ohne Dachdurchdringung installiert, nur bei wenigen Dachkonstruktionen gibt es Ausnahmen (z. B. Metalldächer). Der Vorteil der durchdringungsfreien Konstruktion liegt in der Vermeidung von Schäden am Dach, z. B. durch undichte Stellen an einer Verschraubung und folgendem Wassereintritt.

      • Was ist bei Flachdach-PV-Anlagen zu beachten?

        Dachparallele Montagesysteme
        Anlage in Ost-West-Ausrichtung (Ort: Berliner Stadtwerke Treptow Nord · Fotograf: Mathias Voelzke)
        PV-Anlagen können problemlos auf Flachdächer installiert werden. In diesem Fall werden die Module mithilfe eines Montagesystems schräg aufgestellt, sodass sie die optimale Südausrichtung oder eine Ost-West-Ausrichtung und eine günstige Neigung erhalten. Gleichzeitig ist mit der Schrägaufständerung der Module der Reinigungseffekt und eine ausreichende Belüftung gesichert. Bei der Südausrichtung ist ein ausreichend großer Abstand zwischen den Modulen wichtig, da es ansonsten zu gegenseitiger Verschattung und somit zu einer Ertragsminderung kommt. Dies ist bei einer Ost-West-Ausrichtung nicht notwendig, da die Module abwechselnd nach Osten und Westen ausgerichtet werden.
      • Müssen vorhandene Sekuranten bei der Montage von PV-Modulen versetzt werden?

        Sekuranten
        Sekuranten zur Sicherung bei Arbeiten auf dem Dach. (Ort: Treptow Nord · Fotograf: Mathias Voelzke)
        Sekuranten bleiben an ihren Aufstellorten und werden nicht versetzt. Unter einem Sekuranten wird der feststehende Anschlagpunkt einer Absturzsicherung bezeichnet, die bei Arbeiten auf Flachdächern bereits ab einer Höhe von zwei Metern vorzusehen ist

        PV-Ready für Neubauten und Gebäudesanierungen

      • Was bedeutet PV-Ready?

        Der Begriff PV-Ready bezieht sich auf Neubauten sowie Gebäudesanierungen und steht dafür, dass alle technischen Vorkehrungen getroffen werden, die notwendig sind, um zu einem späteren Zeitpunkt eine PV-Anlage möglichst einfach nachzurüsten. Nähere Anforderungen zu PV-Ready können Anhang B entnommen werden.

      • Welche vorbereitenden Maßnahmen können dies zum Beispiel unterstützen?

        Eine Reihe von Maßnahmen ist nötig, um eine PV-Anlage sachgerecht auf einem Dach zu installieren. Zum Beispiel ist es hilfreich, wenn bereits Kabeltrassen vom Dach zum Elektrohausanschluss integriert oder Lastreserven vorgesehen werden. Bei Dachdeckerarbeiten sollten Dachdurchführungen für Kabel (z. B. ein Schwanenhals) ebenfalls ausgeschrieben werden.

      • Welche Lastreserven müssen für das Dach vorgesehen werden?

        Für die Errichtung einer PV-Anlage auf einem Flachdach werden üblicherweise ballastoptimierte Systeme verwendet. Das durchschnittliche Gesamtgewicht aus Modulen, Unterkonstruktion und Ballastierung liegt bei maximal 35 kg/m². Dies setzt sich aus einem durchschnittlichen Modulgewicht von ca. 12 kg/m², einem durchschnittlichen Gewicht der Unterkonstruktion von ca. 13 kg/m² und der notwendigen Ballastierung zusammen. Für Gründächer gelten andere Regelungen, die auf andere Unterkonstruktionen zurückzuführen sind (vgl. hierfür Fragebereich „Gründach”).

      • Welche Dimensionierung ist für den Dachausstieg zu beachten?

        Zu Wartungszwecken ist es nötigt einen Dachausstieg mit einer Mindestlänge von 1,20 m vorzuhalten. Hiermit wird sichergestellt, dass Ersatzteile auch ohne die Notwendigkeit eines Kranes oder Schräglastenaufzuges einfach auf das Dach zu transportieren sind.

        Betriebsführung und Wartung

      • Wer kümmert sich um die PV-Anlage?

        In der Regel wird der Vertragspartei, die sich um die Planung und Errichtung der Anlage kümmert, auch die Wartung und Instandhaltung an der PV-Anlage übertragen.

      • Was ist Bestandteil der Betriebsführung?

        Die Betriebsführung umfasst die technischen und kaufmännischen Aufgaben für die komplette Anlagennutzung. Darunter fallen Aufgaben wie Netzanmeldung, Wartung und Instandhaltung, aber auch Datenfernüberwachung und Monitoring, um die dauerhafte Betriebsbereitschaft der Anlage sicherzustellen. Anhang A können Sie einen Beispielwartungsplan entnehmen.

      • Woran erkenne ich eine defekte Solarstromanlage oder ein defektes Modul?

        Eine defekte Anlage kann direkt an den Leistungseinbrüchen erkannt werden. Die Ursache hierfür können fehlerhafte oder defekte Komponenten sein. Aus der Ferne lässt sich die Ertragsleistung der Anlage überprüfen. Im Bedarfsfall wird eine Fachperson vor Ort den Grund des Leistungseinbruches ermitteln und ggf. eine Reparatur veranlassen. Bei den regelmäßig durchzuführenden Anlageninspektionen können äußerliche Defekte, z. B. Risse im Modulglas, erkannt werden.

      • Wer kümmert sich um die EEG-Vergütung und Abrechnung gegenüber dem Stromnetzbetreiber?

        Diesbezüglich kommt es auf die vertragliche Ausgestaltung an. Wenn die Betriebsführung an Dritte übergeben wurde, übernehmen diese die Ermittlung der Einspeisevergütung und Abrechnung gegenüber dem Stromnetzbetreiber. Ansonsten fällt die Aufgabe in das Spektrum der Anlagenbesitzenden.

      • Wer reinigt die PV-Module und befreit sie von Schnee?

        Eine Neigung der Module größer 10° sorgt für einen selbstreinigenden Effekt bei Regen. Zusätzlich ist es durch diese Neigung nicht notwendig, die Module von Schnee zu befreien. Bei geringeren Neigungen (z. B. Verklebesystemen im Denkmalschutz) ist eine regelmäßige mechanische Reinigung sinnvoll.

      • Kann der Strom vollumfänglich ins Netz gespeist und vergütet werden?

        Prinzipiell ist das möglich, sofern das Netz zu keinem Zeitpunkt überlastet ist. Seit dem EEG 2012 kann der Netzbetreiber die Einspeisung des Stroms aus den PV-Anlagen in das Niederspannungsnetz im Falle einer Netzüberlastung reduzieren, siehe dazu auch Frage „Einspeisemanagement oder 70 %-Regelung, was ist wann sinnvoll?“. Aus wirtschaftlicher Sicht ist es sinnvoller, den Strom in der Liegenschaft selbst zu verbrauchen.

        Gründach

      • Welche Arten von Gründächern gibt es und sind diese mit PV-Anlagen kombinierbar?

        Je nach Pflanzenart und Pflegeaufwand wird zwischen intensiver und extensiver Dachbegrünung unterschieden. Bei den Intensivbegrünungen, auch Dachgärten genannt, handelt es sich in der Regel um eher aufwendige Begrünungen. Sie müssen intensiv gepflegt werden, wozu insbesondere eine regelmäßige Versorgung mit Wasser und Nährstoffen gehört. Begrünungen, die sich weitgehend selbst erhalten und weiterentwickeln, werden als Extensivbegrünungen bezeichnet. Sie sind in der Regel mit geringem Aufwand herstellbar und zu unterhalten. Diese eignen sich auch für eine Kombination mit PV-Anlagen; dabei ist eine zusätzliche Bewässerung nicht erforderlich. Die Bauhöhe einer Extensivbegrünung beträgt zwischen 6 cm und 15 cm, bei einem Flächengewicht zwischen 50 und 150 kg/m².

        Zusätzlich kann zwischen einem Gründach mit oder ohne Retentionsfunktion unterschiedenen werden. Ein Dach mit Retionsfunktion speichert Regenwasser und gibt es über Verdunstung wieder ab. Je nach Aufbaudicke des Gründaches kann ein solches Dach als entsiegelte Fläche gelten.

      • Was ist bei Gründächern in Kombination mit PV-Anlagen zu beachten?

        Voraussetzung für eine optimale Abstimmung von PV-Anlage und Gründach ist die gemeinsame Planung und enge Zusammenarbeit während der Umsetzung. Bei Gründächern werden spezielle Modulunterkonstruktionen benötigt, bei denen die Begrünung selbst als Ballast wirkt. Zur Verringerung der Verschattung durch die Begrünung wird die PV-Anlage höher aufgestellt. Dadurch wirken deutlich größere Windkräfte auf die Anlage und es werden schwerere Ballastierungen benötigt. Folglich muss das Dach eine deutlich höhere Lastreserve vorhalten.

      • Ist eine nachträgliche Installation von PV-Anlagen auf Gründächern möglich?

        Dachbegrünung
        Bei einer Extensivbegrünung kann das Dach nachträglich mit PV-Modulen belegt werden. Dies ist sogar mit einer Standardun-terkonstruktion möglich. Ein Gründach hat sogar eine positive Auswirkung auf den Ertrag der Anlage. (Ort: Kundenzentrum degewo · Fotograf: Mathias Voelzke)
        Ja, eine nachträgliche Installation ist möglich. Für eine Nachbelegung des Daches kann auch eine Standardaufständerung verwendet werden. Die niedrige Aufständerung zieht aber einen höheren Wartungsaufwand nach sich (Pflanzenwuchs sollte nicht über den Modulrand wachsen, da ansonsten der Ertrag der Anlage beeinträchtigt würde). Zusätzlich reduziert sich dabei der Pflanzenbewuchs unter den Solarmodulen. Dabei rechnet man mit maximal 35 kg/m².

        Die speziellen Gründachunterkonstruktionen werden i. d. R. nur bei Neubegrünung direkt eingeplant, da es zum einen unwirtschaftlich wäre, die Pflanzen des Gründachs zu entfernen und evtl. das Dach nachträglich wieder zu begrünen. Zum anderen könnte durch eine nachträgliche Entfernung der Begrünung die Dachhaut verletzt und dadurch undicht werden.

      • Wie wirken sich Gründächer auf den PV-Ertrag aus?

        Ein begrüntes Dach sorgt für geringere Umgebungstemperaturen im Nahbereich des Daches. Dadurch heizen sich die Photovoltaikmodule weniger auf, wodurch deren Ertrag leicht steigt.

      • Gibt es Fördermöglichkeiten für PV-Anlagen auf Gründächern?

        In der Förderrichtlinie zum Berliner Programm „1000 Grüne Dächer“ heißt es: „Eine Kombination von Dachbegrünung und Solarstromanlagen ist zulässig und ausdrücklich erwünscht.“ Die Mehrkosten für das Gründach, die sich durch eine Solarstromanlage ergeben, sind im Rahmen des Programms, das zunächst bis Ende 2022 läuft, förderfähig. Nähere Informationen zur Förderfähigkeit rund um das Gründach finden Sie unter https://www.gruendachplus.de/.

        Denkmalschutz

      • Dürfen PV-Anlagen auf bzw. in der Nähe von denkmalgeschützten Gebäuden errichtet werden?

        Für Solarstromanlagen auf Baudenkmälern, im Ensemble und im Nahbereich von Baudenkmälern besteht eine Erlaubnispflicht. Die Erlaubnis kann versagt werden, soweit gewichtige Gründe des Denkmalschutzes dagegensprechen. Entscheidend sind die Umstände des jeweiligen Einzelfalls. Der Erlaubnisantrag ist bei der Unteren Denkmalschutzbehörde zu stellen.

        Auf dem Dach des denkmalgeschützten Gebäudes der Max-Taut-Schule Lichtenberg ist eine Anlage mit 367 kWp und einer jährlichen CO2-Einsparung von 171.000 kg errichtet worden. Auf dem Foto ist die Montage der Unterkonstruktion für die PV-Anlage zu sehen. (Ort: Max-Taut-Schule Lichtenberg · Fotograf: Benjamin Pritzkuleit)

      • Welche Umstände können die Erlaubnis einer PV-Anlage auf einem denkmalgeschützten Gebäude beeinflussen?

        Die Genehmigung einer Anlage auf einem denkmalgeschützten Gebäude hängt stark vom Erscheinungsbild des Gebäudes ab. Dieses sollte durch die Anlage kaum/gar nicht beeinträchtigt sein. Dabei spielt die Größe der Anlage, solange diese nicht sichtbar ist, keine Rolle. Neben dem passenden Standort ist es von Vorteil, wenn die Anlage hinsichtlich Farbe, Struktur und Oberfläche möglichst an das Dach angepasst ist, sodass die Charakteristik des Denkmals weitgehend erhalten bleibt.

      • Wie erhält man eine Genehmigung?

        Eine Genehmigung bedarf der Zustimmung sowohl der Unteren als auch der Oberen Denkmalschutzbehörde. Bei der Unteren Denkmalschutzbehörde ist der Antrag einzureichen. Bei negativer Prüfung erhält die antragstellende Person ein Ablehnungsschreiben. Bei positiver Prüfung übergibt die Untere Denkmalschutzbehörde den Positivbescheid an die Obere Denkmalschutzbehörde. Diese kann durch eigene Prüfung des Sachverhaltes den Positivbescheid mit einer Ablehnung überstimmen.

      Wirtschaftliche Fragestellungen

          Auslegung und Ertragseinflüsse auf eine PV-Anlage

        • Wie lege ich die Größe einer PV-Anlage aus?

          Um die sinnvolle Größe einer PV-Anlage festzulegen, ist das Verbrauchsverhalten der Liegenschaft entscheidend. Dazu werden zunächst die Lastprofile des Stromverbrauches analysiert. Hierbei können zwei Zählertypen unterschieden werden. Bei Verbrauchswerten kleiner 100.000 kWh liegen in der Regel nur Standardlastprofile (SLP) vor. Diese geben keinen genauen Aufschluss darüber, wann wie viel Strom abgenommen wurde, sondern nur über die insgesamt verbrauchte Menge in einem Jahr. Alternativ dazu werden bei einem Verbrauch über 100.000 kWh die Verbrauchsraten in Viertelstunden genau zugeordnet. Diese Art der Verbrauchserfassung wird registrierende Leistungsmessung (RLM) genannt. Mit diesen Informationen können jetzt die Erzeugungslastgänge der PV-Anlage den Verbraucherlastgängen gegenübergestellt werden. Mit der hierfür verwendeten Spezialsoftware können Eigenverbrauchsraten prognostiziert werden. Da bei SLP eine Gegenüberstellung mit den Erzeugerlastgängen nicht möglich ist, werden hierfür repräsentative Lastgänge (z. B. einer vergleichbaren Nutzung) verwendet. Die Anlage wird dann unter Beachtung der Wirtschaftlichkeit so ausgelegt, dass ein möglichst großer Teil des erzeugten Stroms direkt im Gebäude verbraucht und gleichzeitig ein möglichst großer Teil des Strombedarfs im Gebäude gedeckt werden kann.

          Verbraucherlastgang und Erzeugerlastgang einer Beispielschule am 19. Juli in Berlin ©Radtke Media
        • Warum lohnt sich eine größere Auslegung der Anlage nicht, wenn be-reits hohe Eigenverbrauchsraten vorliegen?

          In den meisten Fällen ist es sinnvoll, möglichst hohe Eigenverbrauchsraten zu erzielen. Die PV-Anlagen sollten in der Regel auf Eigenverbrauchsraten von mindestens 70 % ausgelegt werden. Durch die geringe Einspeisevergütung für ins Netz eingespeisten Strom rechnet sich eine größere Auslegung meist nicht. Um die Wirtschaftlichkeit der Anlage zu garantieren, muss der erzeugte Strom mit dem gegenwärtigen Strompreis konkurrieren können.

          Zusätzlich gelten ab bestimmten Anlagengrößen schärfere Anforderungen, die zu erfüllen sind. Diese betreffen insbesondere die Bereiche der notwendigen Elektronik und Sicherungen.

        • Ab wann gibt es eine Direktvermarktungspflicht?

          Anlagen mit einer Leistung ab 100 kWp fallen in die Direktvermarktung, hierbei muss der Anlagenbetreiber den Strom direkt an der Börse vermarkten, was mit einem erhöhten Aufwand und weniger sicheren Erlösen verbunden ist. Meistens wird in solchen Fällen ein spezielles Unternehmen beauftragt, das wiederum an den Erlösen durch den Stromverkauf beteiligt wird. Dies lässt sich verhindern, wenn eine große Anlage abschnittsweise in 100 kWp-Bauabschnitten mit einem zeitlichen Abstand von 12 Monaten errichtet wird.

        • Worin liegt der Unterschied zwischen Autarkiegrad und Eigenverbrauchsrate?

          Autarkiegrad: Dieser gibt an, wie viel Strom der Liegenschaft durch den Solarstrom der PV-Anlage gedeckt werden kann. Je niedriger der Autarkiegrad ist, desto mehr Strom muss aus dem Netz bezogen werden.

          Eigenverbrauchsrate: Diese gibt an, wie viel Prozent von dem selbst produzierten Strom von der Liegenschaft direkt verbraucht wird. Je mehr Strom verbraucht wird, desto höher ist auch diese Rate.

        • Welches ist der optimale Aufstellwinkel von Solarmodulen?

          Dachparallele Montagesysteme
          Anlage in Ost-West-Ausrichtung (Ort: Berliner Stadtwerke Treptow Nord · Fotograf: Mathias Voelzke)
          Für einen hohen Solarertrag liegt der optimale Aufstellwinkel zwischen 25° und 30° bei Südausrichtung. Um eine möglichst hohe Eigenverbrauchsrate zu erzielen und gegenseitige Verschattung zu vermeiden, werden die PV-Module auf Flachdächern üblicherweise mit einem Aufstellwinkel von ca. 10° bis 13° installiert und abwechselnd nach Osten und Westen ausgerichtet (vgl. Abbildung bei „Was ist bei Flachdach-PV-Anlagen zu beachten?“).Während bei einer Südausrichtung vor allem die Einstrahlung zur Mittagszeit zu hohen Erträgen führt, kann bei einer Ost-West-Ausrichtung eine gleichmäßigere Ertragsgewinnung über den gesamten Tag hinweg erreicht werden. Dabei ergeben sich jedoch in etwa 10 % bis 20 % geringere Erträge gegenüber einer Ausrichtung nach Süden. Dennoch kann eine Ost-West-Ausrichtung die Eigenverbrauchsraten erhöhen, da diese Ausrichtung den tatsächlichen Strombedarf besser abdecken kann.

        • Welcher Leistungsverlust tritt auf, wenn man den Neigungswinkel von 12° auf 30° erhöht?

          Man muss mit ca. 4 % Leitungsverlusten rechnen. Durch den höheren Aufstellwinkel und somit geringeren Reihenabstand, passen aber wiederum auf eine gegebene Dachfläche 15 bis 20 % mehr Module.

        • Macht es Sinn, den Aufstellwinkel der Module an die Einfallswinkel der Sonne anpassen zu lassen, um somit den Ertrag zu steigern?

          Es gibt Systeme, bezüglich derer die Module der Sonne nachgeführt werden. Diese Systeme sind aber sehr teuer und wartungsintensiv, da die Funktion der Ausrichtung motorisch erfolgt. Je mehr bewegliche und mechanische Teile eine Anlage aufweist, desto höher ist der Wartungsaufwand. Daher kann man sagen, dass der Mehrertrag den Aufwand und die Kosten nicht refinanziert.

        • Wie hoch ist eine durchschnittliche Anlage?

          Dadurch, dass die Module leicht geneigt aufgestellt werden (i. d. R. liegt ein Aufstellwinkel bei Ost-West-Ausrichtung von 10° bis 13° vor), ergibt sich eine Aufbauhöhe von ca. 26 cm. Ob bei einem Flachdach die Module von der Straße aus erkennbar sind, hängt von der Höhe des Gebäudes, der Attikahöhe und der Entfernung der Module zur Dachkante ab, z. B. wäre bei einem Gebäude ohne Attika mit 13 m Höhe, einem Modulabstand von 1 m zum Rand und einem Aufstellwinkel von 10° die Anlage bei einem Abstand von 112 m zum Gebäude überhaupt erst erkennbar.

          Aufstellwinkel
          Aufstellwinkel Solarmodul in Ost-West-Ausrichtung ©Radtke Media
        • Welche Folgen zieht eine Teilverschattung der Module nach sich?

          Ein wichtiger standortabhängiger Faktor ist die Verschattung. Der Faktor Verschattung wird häufig in seiner Bedeutung unterschätzt. Sind regelmäßig große Schattenwürfe zu erwarten, z. B. durch Bäume, Schornsteine, Antennen oder auch Gebäude in der näheren Nachbarschaft, muss die Anlage sehr genau geplant werden. Da ein Schatten auf einem Teil der Photovoltaikanlage die gesamte Leistung des entsprechenden Strings mindert, kann es durchaus sinnvoll sein, auf bestimmten Bereichen des Daches keine Module zu installieren. Eine andere Möglichkeit ist der Einsatz von Optimierern, die vor jedes einzelne Modul geschaltet werden. Hierfür erhöhen sich jedoch die Investitionskosten, daher ist eine Abwägung der Mehrkosten zum Ertragsnutzen notwendig.

        • Welche äußeren Einflüsse haben Auswirkungen auf die Solarstromanlage?

          Neben den witterungsabhängigen Einflüssen (z. B. Windlast, Schneelast, Sonneneinstrahlung) muss die PV-Anlage auch gegen Verunreinigungen wie Vogelkot oder Staub beständig sein. Die Neigung der Module sorgt für einen selbstreinigenden Effekt bei Niederschlag (vgl. Frage „Wer reinigt die PV-Module und befreit sie von Schnee?”).

          Zusätzlich ist der Ertrag der PV-Anlage stark von der solaren Einstrahlung abhängig. Neben der Verschattung durch z. B. andere Gebäude oder Schornsteine spielt auch die richtige Ausrichtung der Anlage Richtung Sonne eine wichtige Rolle. Dabei führt die Umgebung nicht immer nur zu Minderungen des Ertrags. Durch helle reflektierende Flächen in der Umgebung kann der Ertrag einer Anlage auch gesteigert werden.

          Finanzierung & Wirtschaftlichkeit

        • Lohnt es sich, wirtschaftlich betrachtet, den Strom vor Ort zu erzeugen?

          Mit dem Inkrafttreten des EEG-Gesetzes im Jahr 2000, sind sehr viele neue PV-Anlagen in Deutschland errichtet worden. Jede ins Netz eingespeiste kWh wird mit einer festen Einspeisevergütung, die sich im Laufe der Jahre für neu angemeldete Anlagen verändert, gefördert. Zu Beginn fiel die Einspeisevergütung recht hoch aus und machte somit die hohen Kosten für die Errichtung der Anlage wirtschaftlich. Durch stetig sinkende Einspeisevergütungen wurde es mit den Jahren immer unrentabler, PV-Anlagen in großen Maße zu bauen. Mittlerweile steigt die Wirtschaftlichkeit des vor Ort produzierten Stromes wieder an, zum einen, da die PV-Technologien immer günstiger werden, zum anderen, da der Strompreis stetig steigt.

        • Darf der Strom einer PV-Anlage nach EnEV 2014 angerechnet werden?

          Der Strom, der durch eine PV-Anlage erzeugt wird, kann nach § 5 EnEV 2014 von dem nach § 3 Absatz 3 EnEV 2014 oder § 4 Absatz 3 EnEV 2014 berechneten Endenergieverbrauch abgezogen werden. Die Voraussetzung besteht in der direkten Nutzung des erzeugten Stromes unmittelbar in dem Gebäude, bei dem nur der überschüssige Strom ins Netz eingespeist wird. Außerdem muss die Berechnung nach § 5 Absatz 2 EnEV 2014 erfolgen. Hierbei wird auf die Verwendung von Standardwerten verwiesen. Als Referenzklimazone werden die Strahlungserträge Potsdams herangezogen, des Weiteren werden die Angaben der Herstellfirma zur Berechnung der Nennleistung der Anlage ausgeschlossen. Folglich ergibt sich die Berechnung über die solaraktive Fläche und nicht über die Spitzenleistung der Anlage.

        • Wie lang ist die Amortisationszeit einer Anlage?

          Wenn der Auftraggebende selbst investiert, liegen übliche Amortisationszeiten bei 12 bis 18 Jahren. Sollte der Auftraggebende in die Anlage nicht selbst investieren (z. B. bei einem Pachtmodell), gibt es keine Amortisationszeit in diesem Sinne. Die Kosteneinsparungen durch geringere Netzstromkosten sind den entsprechenden Pachtraten oder PV-Lieferstromkosten entgegenzustellen. In diesen Modellen rentiert sich die Anlage in den meisten Fällen ab dem ersten Jahr.

        • Einspeisemanagement oder 70 %-Regelung, was ist wann sinnvoll?

          Ein Einspeisemanagement ermöglicht es dem Netzbetreiber, die PV-Anlage ferngesteuert vom Netz zu nehmen oder die Einspeisung zu reduzieren. Notwendig wird dies zur Garantie der Netzstabilität, wenn zu einem Zeitpunkt mehr Energie ins Netz gespeist als verbraucht wird. Zusätzlich ermöglichen diese Systeme eine genaue Überwachung der Anlage. Einspeisemanagementsysteme werden ab einer Leistung von über 100 kWp Pflicht, bei Leistungen unter 30 kWp bedarf es keines Einspeisemanagements. Dazwischen bedarf es jedoch eines vereinfachten Einspeisemanagements.

          Die Alternative zum Einspeisemanagement für Anlagen unter 30 kWp ist die sogenannte 70 %-Regelung, bei welcher der Wechselrichter auf 70 % der Nennleistung der Module begrenzt wird. Diese Begrenzung macht sich nur an den Spitzensonnentagen im Jahr bemerkbar. An den meisten Tagen des Jahres werden die 70 % der Nennleistung aufgrund der Jahreszeit oder des Wetters nicht überschritten. Welches System wirtschaftlich sinnvoller ist, sollte im Einzelfall geprüft werden. Ab einer Anlagengröße von 15 kWp rechnet sich in der Regel das Einspeisemanagement.

          Anmeldung der PV-Anlage

        • Ist eine PV-Anlage genehmigungspflichtig?

          Laut § 62 der Bauordnung Berlin (BauOBln) sind Solaranlagen verfahrensfrei und damit nicht genehmigungspflichtig. Ausnahmen bestehen bei denkmalgeschützten Gebäuden (siehe Fragen zum Denkmalschutz) und bei Hochhäusern. Als Hochhäuser gelten in Berlin Gebäude mit einer Höhe von mehr als 22 m. Diese Höhe wird nach der Fußbodenoberkante des höchstgelegenen Geschosses mit Aufenthaltsmöglichkeit bestimmt. Bezugshöhe am Boden ist die Geländeoberfläche im Mittel.

        • Welche Anmeldungen sind notwendig?

          Einmalig

            1. Anfrage auf Netzanschluss beim Netzbetreiber und Zählersetzung (vor Montage der PV-Anlage)
            2. Inbetriebnahmeprotokoll mit Netzbetreiber
            3. Anmeldung im Marktstammdatenregister der Bundesnetzagentur (BNetzA)
              a. Angaben zum Anlagenbetreiber
              b. Standort der Anlage
              c. Energieträger, aus dem der Strom erzeugt wird
              d. die installierte Leistung der Anlage
              e. die Angabe, ob für den in der Anlage erzeugten Strom eine Förderung nach dem EEG 2017 in Anspruch genommen werden soll
            4. Nachweis der Anmeldung an Netzbetreiber

          Wiederkehrend

          1. Abrechnungsrelevante Daten des Vorjahres an Netzbetreiber übermitteln
        • Wer führt die notwendigen Anmeldungen durch?

          Sofern eine Bevollmächtigung an eine dritte Person ausgestellt wird, kann diese die nötigen Anmeldungen vornehmen.