Wie viele Solarmodule brauche ich?

Wie viele Solarmodule Sie brauchen, hängt davon ab, wie viel Strom Sie verbrauchen, welchen Anteil davon Solarstrom decken soll und wie viel Strom die einzelnen Module auf Ihrem Dach erzeugen können. Die Modulleistung ist wichtig, aber auch die örtliche Sonneneinstrahlung, Verschattung, Dachausrichtung und Anlagenverluste spielen eine Rolle.

Eine hilfreiche Ausgangsformel lautet: Anlagengröße in kW = jährlicher Stromverbrauch × gewünschter solarer Deckungsanteil ÷ (365 × tägliche Peak-Sun-Hours × Performance-Faktor). Teilen Sie die ermittelte Anlagengröße anschließend durch die Leistung eines Moduls in kW und runden Sie auf.

Dieser Leitfaden erklärt die Berechnung und vergleicht beispielhaft Anlagen mit 5 kW, 7,5 kW und 10 kW. Es handelt sich um Planungswerte, nicht um einen Ersatz für eine Dachprüfung oder eine standortbezogene Ertragsberechnung.

Diese Angaben benötigen Sie für die Berechnung

• Stromverbrauch: idealerweise die Summe der kWh aus den letzten 12 Stromrechnungen.
• Gewünschter solarer Deckungsanteil: der Anteil Ihres Jahresverbrauchs, den die Solarstromerzeugung rechnerisch abdecken soll.
• Peak-Sun-Hours: ein Schätzwert für die nutzbare tägliche Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort und bei der geplanten Modulausrichtung.
• Modulleistung: die Nennleistung der Module, die Sie in Betracht ziehen.
• Anlagenleistung: ein pauschaler Ansatz für Verluste und Betriebsbedingungen.
• Nutzbare Dachfläche: der verfügbare Platz unter Berücksichtigung von Dachform, Hindernissen sowie erforderlichen Zugangs- und Abstandsflächen.

Mit dem Solarpanel-Rechner und Kostenkalkulator von Calcavera können Sie verschiedene Annahmen zu Verbrauch, Sonneneinstrahlung und Modulleistung durchspielen. Betrachten Sie Kostenschätzungen als vorläufig, bis Ihnen standortspezifische Angebote vorliegen.

Schritt 1: Stromverbrauch in kWh ermitteln

Achten Sie auf den Verbrauch in kWh auf Ihrer Stromrechnung, nicht auf den Rechnungsbetrag. Preise und Abgaben zeigen nicht, wie viel Energie Ihre Solaranlage erzeugen muss.

Addieren Sie den Verbrauch aus zwölf Monaten, um Ihren jährlichen Stromverbrauch zu ermitteln. Teilen Sie die Summe durch 12, wenn Sie zusätzlich einen monatlichen Durchschnitt wissen möchten.

Beispiel: Ein Haushalt mit einem Jahresverbrauch von 10.800 kWh verbraucht durchschnittlich 900 kWh im Monat.

Wenn Sie nur eine Monatsrechnung haben, können Sie deren Verbrauch für eine grobe Schätzung mit 12 multiplizieren. Ein Monat mit ungewöhnlich hohem Heiz- oder Kühlbedarf muss jedoch nicht repräsentativ für das ganze Jahr sein. Zwölf Monate an Verbrauchsdaten bieten eine bessere Grundlage.

Passen Sie Ihre Schätzung um Änderungen an, die sich sinnvoll beziffern lassen – etwa die Anschaffung eines Elektroautos oder den Wechsel von einer mit Brennstoff betriebenen Heizung zu elektrischen Geräten. Haben Sie bereits eine Solaranlage, entspricht der aus dem Netz bezogene Strom möglicherweise nicht dem gesamten Verbrauch Ihres Haushalts.

Schritt 2: Gewünschten solaren Deckungsanteil festlegen

Der solare Deckungsanteil gibt an, welchen Anteil Ihres Jahresverbrauchs die Solarstromerzeugung rechnerisch abdecken soll. Setzen Sie in der Formel für 80 % den Wert 0,80 und für 100 % den Wert 1,00 ein.

Jährlicher Solarstrom-Zielertrag = jährlicher Stromverbrauch × gewünschter Deckungsanteil.

Für den Beispielhaushalt ergibt sich:

10.800 kWh × 0,80 = 8.640 kWh gewünschte jährliche Solarstromerzeugung.

Wählen Sie einen Deckungsanteil, der zu Ihrer verfügbaren Dachfläche, Ihrem Budget und Ihren Strombezugsbedingungen passt. Bei begrenzter nutzbarer Dachfläche oder ungünstigen Bedingungen für die Einspeisung kann eine kleinere Anlage sinnvoll sein.

Wenn die Solaranlage rechnerisch 100 % Ihres Jahresverbrauchs deckt, bedeutet das nicht, dass Ihr Haushalt jederzeit ausschließlich mit Solarstrom versorgt wird. Erzeugung und Verbrauch finden zu unterschiedlichen Zeiten statt. Nachts können Sie weiterhin Strom beziehen und tagsüber überschüssigen Strom einspeisen.

Schritt 3: Peak-Sun-Hours abschätzen

Peak-Sun-Hours sind nicht dasselbe wie Tageslichtstunden. Sie drücken die tägliche Solarenergie als entsprechende Anzahl von Stunden bei einer Referenz-Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter aus.

Auch wenn ein Dach viele Stunden Tageslicht erhält, bedeutet das nicht, dass es ebenso viele Peak-Sun-Hours erreicht. Wetter, Jahreszeit, Verschattung, Neigung und Ausrichtung beeinflussen die nutzbare Sonneneinstrahlung.

Verwenden Sie für eine erste jährliche Berechnung einen für Ihren Standort und die geplante Modulausrichtung passenden Tagesdurchschnitt über das Jahr. Setzen Sie keinen günstigen Sommerwert so an, als gelte er das ganze Jahr.

Die Beispiele in diesem Leitfaden gehen von 5 Peak-Sun-Hours pro Tag aus. Das ist ein beispielhafter Eingabewert und keine Aussage über Ihr Zuhause. Für eine detailliertere Schätzung berechnet der PVWatts-Rechner des NREL die Erzeugung anhand des Standorts, der Anlagengröße und weiterer Eingaben.

Schritt 4: Anlagenverluste und Leistung berücksichtigen

Die Nennleistung eines Moduls bedeutet nicht, dass es dauerhaft genau diese Leistung liefert. Der tatsächliche Ertrag verändert sich mit der Sonneneinstrahlung und den Betriebsbedingungen. Außerdem geht zwischen den Modulen und der nutzbaren elektrischen Leistung ein Teil der Energie verloren.

In einer vereinfachten Formel verringert ein Performance-Faktor den idealisierten Ertrag. Ein Faktor von 0,80 bedeutet zum Beispiel, dass 80 % des idealisierten Energieertrags in der Berechnung angesetzt werden.

Für einen als Prozentwert angegebenen Verlust gilt:

Performance-Faktor = 1 − Verlustanteil.

In diesem Leitfaden ergibt ein angenommener Gesamtverlust von 20 % einen Performance-Faktor von 0,80. Das ist eine vereinfachte Planungsannahme, kein zitierter PVWatts-Standardwert und keine allgemeingültige Verlustquote.

Der Ertrag kann unter anderem durch Temperatur, Wechselrichterumwandlung, Verkabelung, Verschmutzung, Verschattung und die Eigenschaften der Komponenten beeinflusst werden. Ein detailliertes Modell kann diese Faktoren anders berücksichtigen als eine einzelne pauschale Kennzahl. Enthält eine Ertragsschätzung bereits Verluste, dürfen Sie denselben Abschlag nicht ein zweites Mal ansetzen.

Schritt 5: Benötigte PV-Anlagengröße berechnen

Die Größe einer Solaranlage wird üblicherweise in Kilowatt angegeben, der Stromverbrauch und die Stromerzeugung dagegen in Kilowattstunden. kW misst Leistung, kWh Energie über einen bestimmten Zeitraum.

In dieser Berechnung bezeichnet die Anlagengröße die addierte DC-Nennleistung der Module, nicht die AC-Nennleistung des Wechselrichters.

Benötigte Anlagengröße in kW = jährlicher Solarstrom-Zielertrag ÷ (365 × tägliche Peak-Sun-Hours × Performance-Faktor).

Mit den Beispielwerten:

• Jährlicher Stromverbrauch: 10.800 kWh.
• Gewünschter Deckungsanteil: 80 %.
• Solarstrom-Zielertrag: 8.640 kWh pro Jahr.
• Peak-Sun-Hours: 5 pro Tag.
• Performance-Faktor: 0,80.

Benötigte Anlagengröße = 8.640 ÷ (365 × 5 × 0,80) = ungefähr 5,92 kW.

Schnellrechnung mit dem Monatsverbrauch

Wenn Sie mit einem durchschnittlichen Monatsverbrauch arbeiten, können Sie näherungsweise diese Formel verwenden:

Anlagengröße in kW ≈ monatliche kWh × Deckungsanteil ÷ (30 × tägliche Peak-Sun-Hours × Performance-Faktor).

Bei 900 kWh im Monat und einem Deckungsanteil von 80 %:

900 × 0,80 ÷ (30 × 5 × 0,80) = 6 kW.

Die geringe Abweichung von der Jahresberechnung entsteht dadurch, dass hier ein Monat mit 30 Tagen angesetzt wird. Wenn Ihnen Verbrauchsdaten für ein ganzes Jahr vorliegen, verwenden Sie die Jahresmethode.

Schritt 6: Anlagengröße in Modulanzahl umrechnen

Teilen Sie die Modulleistung durch 1.000, um sie in Kilowatt umzurechnen. Ein 400-W-Modul hat eine Nennleistung von 0,4 kW.

Modulanzahl = benötigte Anlagengröße in kW ÷ Modulleistung in kW, aufgerundet.

Für das Beispiel mit 5,92 kW:

5,92 ÷ 0,4 = 14,8 Module, aufgerundet 15 Module.

Fünfzehn Module mit je 400 W ergeben eine 6-kW-Anlage mit DC-Nennleistung. Unter denselben beispielhaften Annahmen zu Sonneneinstrahlung und Performance ergibt sich folgender Jahresertrag:

6 × 5 × 365 × 0,80 = 8.760 kWh pro Jahr.

Das entspricht etwa 81 % des Jahresverbrauchs des Beispielhaushalts von 10.800 kWh. Der Wert liegt leicht über dem Ziel von 80 %, weil nur ganze Module installiert werden können.

Module mit höherer Leistung können die benötigte Anzahl verringern. Weniger Module benötigen aber nicht zwangsläufig weniger Dachfläche. Vergleichen Sie auch die tatsächlichen Abmessungen der Module.

Beispiele: PV-Anlagen mit 5 kW, 7,5 kW und 10 kW

Die folgende Tabelle rechnet mit 400-W-Modulen, 5 täglichen Peak-Sun-Hours und einem Performance-Faktor von 0,80. Die Modulanzahl ist aufgerundet, damit die jeweilige Zielgröße mindestens erreicht wird. Der Ertrag wird anhand der daraus entstehenden installierten Modulleistung berechnet.

Vor dem Aufrunden auf ganze Module ergeben dieselben Annahmen bei genau 5 kW einen Jahresertrag von 7.300 kWh und bei genau 7,5 kW einen von 10.950 kWh. Die etwas höheren Tabellenwerte ergeben sich aus der zusätzlich installierten Leistung.

Bei einem Jahresverbrauch von 10.800 kWh würden diese aufgerundeten Anlagen ungefähr 70 %, 103 % beziehungsweise 135 % des Jahresverbrauchs erzeugen. Diese Werte beschreiben den rechnerischen Abgleich der Jahresenergiemengen, nicht die Stromkostenersparnis oder Unabhängigkeit vom Stromnetz.

Die Monatswerte entsprechen dem Jahresertrag geteilt durch 12. Sie sind keine Prognose für einzelne Monate: Der saisonale Ertrag kann deutlich abweichen.

Wie viel Dachfläche brauchen Sie?

Beginnen Sie mit den Abmessungen des konkreten Modultyps:

Modulfläche = Anzahl der Module × Modullänge × Modulbreite.

Nur zur Veranschaulichung: Angenommen, jedes ausgewählte Modul hat eine Fläche von 2 m². Die Beispielanlagen hätten dann folgende Modulflächen:

Die Modulfläche ist nicht dasselbe wie die benötigte nutzbare Dachfläche. Bei der Planung spielen auch Dachränder, Abstände, Zugangsanforderungen, die Montageart, Schornsteine, Lüftungsrohre, Dachfenster und verschattete Bereiche eine Rolle. Gehen Sie nicht davon aus, dass sich auf jedem Quadratmeter Dach ein Modul montieren lässt.

Auf einem Dach mit mehreren kleinen Flächen passen unter Umständen weniger Module als auf eine große, unversperrte Fläche mit derselben Gesamtgröße. Lassen Sie den Installationsbetrieb Belegung, Dachzustand und geltende Montageanforderungen prüfen, bevor Sie Ihre Schätzung als endgültige Planung betrachten.

Warum der tatsächliche Jahresertrag abweichen kann

• Standort und Wetter: Die verfügbare Sonneneinstrahlung unterscheidet sich je nach Ort und Jahr.
• Ausrichtung und Neigung: Verschiedene Dachseiten erhalten unterschiedlich viel und unterschiedlich lange Sonne.
• Verschattung: Bäume, Nachbargebäude und Dachaufbauten können den Ertrag verringern.
• Betriebsbedingungen: Temperatur, Verschmutzung und das Verhalten der Komponenten beeinflussen die Leistung.
• Anlagenauslegung: Wechselrichterdimensionierung, Umwandlungswirkungsgrad und Anlagenkonfiguration wirken sich auf die nutzbare Stromerzeugung aus.

Um den Einfluss der Sonneneinstrahlung zu veranschaulichen: Eine 6-kW-Anlage mit einem Performance-Faktor von 0,80 würde bei 4 täglichen Peak-Sun-Hours ungefähr 7.008 kWh im Jahr erzeugen, bei 5 Stunden 8.760 kWh und bei 6 Stunden 10.512 kWh. Das sind Beispiele zum Vergleich verschiedener Annahmen, keine standortbezogenen Prognosen.

Verwenden Sie vor einer Kaufentscheidung ein standortbezogenes Modell. Wenn sich Ihre geplante Anlage über Dachflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung oder Verschattung erstreckt, sollte die Berechnung diese Unterschiede berücksichtigen.

Ändert ein Batteriespeicher die benötigte Modulanzahl?

Ein Batteriespeicher speichert Energie, erzeugt sie aber nicht. Ein Speicher erhöht daher nicht automatisch die Modulanzahl, die erforderlich ist, um ein jährliches Erzeugungsziel zu erreichen.

Für eine Anlage, die Verbraucher über Nacht versorgen oder bei einem Stromausfall als Notstrom dienen soll, ist jedoch eine zusätzliche Planung nötig. Speicherkapazität, Lademöglichkeiten, Energieverluste und die zu versorgenden Verbraucher spielen dabei eine Rolle. Ein alleiniger Abgleich der Jahresenergiemengen reicht nicht aus, um eine netzunabhängige Anlage oder Notstromversorgung auszulegen.

Bei einem ans Stromnetz angeschlossenen Haushalt sollten Sie Modulgröße und Speicherbedarf getrennt beurteilen. Prüfen Sie anschließend, ob die Gesamtauslegung zu Ihrem Verbrauchsprofil und den Komponenten passt.

Von der Schätzung zur praktischen Entscheidung

1. Nutzen Sie Stromrechnungen für ein ganzes Jahr. Ermitteln Sie Ihren Jahresbedarf und berücksichtigen Sie absehbare Änderungen.
2. Legen Sie einen Deckungsanteil fest. Eine rechnerische Jahresdeckung entspricht nicht automatisch demselben prozentualen Rückgang Ihrer Stromrechnung.
3. Vergleichen Sie Szenarien mit Calcavera. Testen Sie im Solarpanel-Rechner und Kostenkalkulator verschiedene Annahmen zu Sonneneinstrahlung, Modulleistung und Verlusten.
4. Prüfen Sie den berechneten Ertrag. Nutzen Sie NREL PVWatts oder ein detailliertes Modell eines Installationsbetriebs mit Angaben zu Standort und Dach.
5. Prüfen Sie, ob die Anlage aufs Dach passt. Lassen Sie sich einen Belegungsplan erstellen, statt sich allein auf die gesamte Dachfläche zu verlassen.
6. Vergleichen Sie Angebote nach denselben Kriterien. Achten Sie auf DC-Modulleistung, AC-Wechselrichterleistung, geschätzte jährliche kWh und die Annahmen hinter den einzelnen Schätzungen.

Die hilfreichste Antwort ist eine Modulanzahl, die auf transparenten Annahmen, einem umsetzbaren Dachbelegungsplan und einer plausiblen Ertragsprognose beruht – nicht einfach die größtmögliche Anlage, die aufs Dach passt.

Quellen und Hinweise zur Berechnung

Quelle: National Renewable Energy Laboratory, PVWatts Calculator: https://pvwatts.nrel.gov/. PVWatts schätzt den Solarstromertrag standortbezogen anhand von Anlagen- und Standortangaben.

Die Zahlenbeispiele in diesem Leitfaden sind vereinfachte Berechnungen und keine Ergebnisse einer vollständigen PVWatts-Simulation. Die angenommenen Werte für Sonneneinstrahlung, Performance-Faktor, Modulleistung und Modulfläche sind angegeben, damit Sie sie durch passende Werte für Ihr Zuhause ersetzen können.