Eine Photovoltaikanlage wirkt von außen unspektakulär: dunkle Flächen auf dem Dach, ein Kasten im Keller, ein neuer Zähler. Dahinter steckt eine Kette aus wenigen Bauteilen, die jeweils eine klar umrissene Aufgabe haben. Wer diese Kette versteht, kann Angebote besser lesen, typische Fehlerquellen einordnen und realistisch einschätzen, was eine Anlage auf dem eigenen Haus leisten kann.
Dieser Beitrag folgt dem Weg der Energie – vom Sonnenlicht auf der Zelle bis zur Kilowattstunde, die Ihre Waschmaschine antreibt oder ins Netz fließt.
Was in der Solarzelle passiert
Eine Solarzelle besteht aus zwei unterschiedlich dotierten Siliziumschichten. An ihrer Grenze entsteht ein elektrisches Feld. Trifft Licht auf die Zelle, lösen die Photonen Elektronen aus ihrer Bindung; das Feld trennt die Ladungsträger, und an den Kontakten liegt eine Spannung an. Schließt man den Stromkreis, fließt Gleichstrom. Mechanische Teile, Verschleiß durch Bewegung oder Betriebsstoffe gibt es dabei nicht – ein Grund, warum Photovoltaik so wartungsarm ist.
Eine einzelne Zelle liefert nur rund 0,5 bis 0,7 Volt. Deshalb werden im Modul 108 bis 144 Zellen (meist als Halbzellen) in Reihe verschaltet und hinter Glas einlaminiert. Welche Zelltechnik und welcher Modulaufbau sinnvoll ist, beschreibt der Beitrag zu Solarmodul-Arten.
Die Bauteile im Überblick
| Bauteil | Aufgabe | Typische Werte beim Einfamilienhaus |
|---|---|---|
| Solarmodule | wandeln Licht in Gleichstrom | 20–30 Module à 420–450 Wp, zusammen 8–12 kWp |
| Unterkonstruktion | hält die Module sturm- und schneesicher auf dem Dach | Dachhaken, Schienen, Klemmen aus Aluminium und Edelstahl |
| DC-Leitungen | führen den Gleichstrom zum Wechselrichter | Solarkabel 4–6 mm², Spannung bis etwa 1.000 V |
| Wechselrichter | macht aus Gleichstrom netzkonformen Wechselstrom | 8–10 kW, dreiphasig |
| Stromspeicher (optional) | verschiebt Tagesüberschuss in den Abend | 8–15 kWh nutzbare Kapazität |
| Zähler und Zählerschrank | messen Bezug und Einspeisung getrennt | Zweirichtungszähler, zunehmend intelligentes Messsystem |
Module und Strings
Mehrere Module werden in Reihe zu einem sogenannten String verschaltet. Die Spannungen addieren sich, der Strom bleibt gleich. Das ist praktisch, weil höhere Spannung geringere Leitungsverluste bedeutet. Es hat aber eine Kehrseite: Liefert ein Modul im String weniger, zieht es die anderen mit herunter. Wie Bypass-Dioden und Optimierer damit umgehen, erklärt der Artikel über Verschattung.
Der Wechselrichter als Schaltzentrale
Der Wechselrichter ist mehr als ein Umformer. Er sucht laufend den Arbeitspunkt, an dem die Module die höchste Leistung abgeben (MPP-Tracking), synchronisiert sich mit dem Netz, überwacht Isolationswerte und trennt die Anlage bei Netzausfall automatisch ab. Moderne Geräte liefern zudem die Daten fürs Monitoring. Ob String-, Hybrid- oder Mikrowechselrichter passt, hängt vom Dach und von den Ausbauplänen ab – mehr dazu unter Wechselrichter-Arten.
Wohin der erzeugte Strom fließt
Im Haus gilt eine einfache Reihenfolge, die physikalisch von selbst entsteht: Solarstrom fließt zuerst zu den Verbrauchern, die gerade laufen. Was übrig bleibt, lädt – falls vorhanden – den Speicher. Erst danach geht der Rest über den Zähler ins öffentliche Netz und wird nach EEG vergütet. Reicht der Solarstrom nicht, ergänzt das Netz automatisch; Sie merken davon nichts.
- Direktverbrauch: Kühlschrank, Router, Waschmaschine, Wärmepumpe, Wallbox – alles, was zur Erzeugungszeit läuft.
- Speicher: nimmt Überschüsse auf und gibt sie abends und nachts ab.
- Einspeisung: Restmenge ins Netz, vergütet mit dem Satz, der bei Inbetriebnahme gilt.
- Netzbezug: deckt, was Anlage und Speicher nicht schaffen – im Winter der größte Teil.
Bei einem Einfamilienhaus ohne Speicher werden typischerweise 25 bis 35 Prozent des Solarstroms selbst verbraucht, mit Speicher 50 bis 70 Prozent. Weil selbst genutzter Strom deutlich mehr wert ist als eingespeister, entscheidet dieser Anteil stark über die Wirtschaftlichkeit.
Wie viel eine Anlage in München erzeugt
Die Nennleistung eines Moduls wird in Watt-Peak (Wp) unter Normbedingungen angegeben. Der reale Jahresertrag hängt von Einstrahlung, Ausrichtung, Neigung, Temperatur und Verschattung ab. Im Raum München liefert ein Kilowatt-Peak bei Südausrichtung und rund 30 Grad Neigung etwa 1.000 bis 1.150 kWh im Jahr. Eine 10-kWp-Anlage erzeugt also grob 10.000 bis 11.500 kWh – deutlich mehr, als ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt verbraucht. Was hinter den Kennzahlen kWp und Wirkungsgrad steckt, erläutert der Beitrag Modulwirkungsgrad und kWp.
Der Ertrag verteilt sich allerdings ungleich: Von Mai bis August fällt etwa die Hälfte an, Dezember und Januar bringen zusammen oft nur 4 bis 6 Prozent. Diese Saisonalität ist der Grund, warum eine Photovoltaikanlage ein Haus rechnerisch, aber nicht zeitgleich versorgen kann.
Sicherheit und Netzanschluss
Eine Anlage darf nicht einfach ans Hausnetz geklemmt werden. Sie wird vorab beim Netzbetreiber angemeldet – in der Stadt München ist das SWM Infrastruktur, im Umland meist der örtliche Netzbetreiber – und nach Inbetriebnahme im Marktstammdatenregister eingetragen. Der Wechselrichter muss die technischen Anschlussregeln erfüllen, der Zählerschrank den aktuellen Vorgaben entsprechen. Für Neuanlagen gelten seit dem Solarspitzengesetz zusätzliche Regeln, etwa eine Begrenzung der Einspeisung auf 60 Prozent der Modulleistung, solange kein Smart Meter mit Steuerbox verbaut ist.
Auf der Gleichstromseite liegen hohe Spannungen an, die sich nicht einfach abschalten lassen, solange Licht auf die Module fällt. Deshalb gehört die Installation in die Hände eines Fachbetriebs, und deshalb sind saubere Steckverbindungen, geprüfte Leitungen und eine dokumentierte Erstprüfung keine Formalität.
Was eine gute Anlage ausmacht
- Die Modulbelegung folgt dem Dach und seinen Schatten, nicht einer Standardgröße.
- Wechselrichter und Strings sind aufeinander abgestimmt, auch bei zwei Dachseiten.
- Die Unterkonstruktion ist für die örtliche Schnee- und Windlast berechnet – im Alpenvorland ein echtes Thema, siehe Photovoltaik im Winter.
- Monitoring ist eingerichtet, damit Ertragseinbußen früh auffallen.
- Anmeldung, Dokumentation und Übergabe sind vollständig.
Wenn Sie wissen möchten, wie diese Kette auf Ihrem Dach konkret aussehen würde, beginnen wir mit einer Photovoltaik-Beratung: Dachfläche, Verbrauch und Ziele, danach eine nachvollziehbare Auslegung. Anfrage stellen
