Wie berechnet man die Grösse einer Solaranlage, Stromverbrauch, Sonneneinstrahlung und vielen weiteren Faktoren?

Solarenergie ist derzeit in aller Munde, und viele Hausbesitzer wollen von den Fördergeldern und Steuervergünstigungen für Solaranlagen profitieren. Aber woher wissen Sie, wie viele Solarmodule Sie für die Stromversorgung Ihres Hauses benötigen?

Online-Solarrechner können einen groben Anhaltspunkt dafür liefern, wie viel Solarstrom Sie für Ihr Haus benötigen, aber vielleicht möchten Sie Ihre eigenen Berechnungen für ein netzgekoppeltes System durchführen, um Ihre Wahl zu verfeinern.

Der erste Schritt zur Berechnung der Größe von Solarmodulen für die Stromversorgung Ihres Hauses beginnt immer mit vielen Fragen zu Ihrem Stromverbrauch.

Dies sind die Dinge, die Sie wissen müssen, bevor Sie die Größe der Solaranlage für Ihr Haus festlegen:
- wie hoch ist der jährliche Stromverbrauch Ihres Hauses in kWh (Kilowattstunden)?
- wie viel zahlen Sie pro kWh Strom (damit können Sie die Amortisationszeit berechnen)
- wie hoch ist die Strahlungsintensität (Sonnenenergie) an Ihrem Standort?
- wird Ihr System netzgebunden oder netzunabhängig sein (netzunabhängige Systeme benötigen Batterien)?
- falls netzunabhängig, welchen Batterietyp werden Sie verwenden (Bleisäure oder Lithium-Eisenphosphat)?
- welche Größe von Solarmodulen (in Watt) werden Sie verwenden?
- wechselrichter - werden Sie eine Zentral-, String- oder Mikro-Wechselrichter-Topologie verwenden (Systemdesign)
- planen Sie den Kauf eines Elektrofahrzeugs?
- planen Sie, auf elektrische Heizung und Kühlung umzusteigen?
- planen Sie den Einbau einer Poolpumpe?
- wie hoch sind die Verluste des PV-Systems? 

Wie gross sollte Ihre Photovoltaikanlage sein?

Was für Sie richtig ist, definieren Sie selbst über Ihre Prioritäten: Ist Ihnen Ihr Komfort und Ihre Unabhängigkeit, die Wirtschaftlichkeit oder der Klimaschutz am wichtigsten? Für die Wirtschaftlichkeit ausschlaggebend ist hierzulande ein hoher Eigenverbrauch des Solarstroms.

Auf einen Blick:
- ermitteln Sie anhand von Stromrechnungen und Wünschen Ihren Strombedarf
- verschaffen Sie sich mit Faustzahlen ein erstes Gefühl für die richtige Anlagengrösse
- ermitteln Sie die finale Anlagengrösse gemeinsam mit Solarexperten

Ermitteln Sie Ihren durchschnittlichen monatlichen und täglichen kWh-Verbrauch.

Sie könnten die Wattleistung all Ihrer Geräte zusammenzählen und schätzen, wie viele Stunden sie pro Tag genutzt werden, aber das ist sehr umständlich und nicht genau. Einige Geräte, wie z. B. Kühlschränke, sind schwer zu schätzen. Das liegt daran, dass sie Kompressormotoren an Bord haben und die momentanen Leistungswerte variieren.

Die bei weitem einfachste Methode ist die Abrechnung des letzten Jahres, auf der normalerweise der Energieverbrauch des gesamten Jahres in Kilowattstunden (kWh) angegeben ist. Teilen Sie diese Zahl einfach durch 12, um den monatlichen Verbrauch zu erhalten, oder durch 365 für den durchschnittlichen Tagesverbrauch.

Im Durschnitt verbrauchen Schweizer Haushalte 3'500 bis 6'000 kWh/Jahr:

4-Personen-Haushalt

Der typische Verbrauch eines Vier-Personen-Haushalts beträgt 3'600 kWh im Jahr, also etwa 300 kWh im Monat. Statistiken zeigen, dass die meisten Menschen im Sommer und Winter mehr Strom verbrauchen, wenn die Klimaanlage oder die Heizung läuft. Sammeln Sie nach Möglichkeit die Stromrechnungen der letzten 12 Monate, zählen Sie Ihren kWh-Verbrauch zusammen (kWh pro Jahr) und teilen Sie ihn durch 12, um einen Monatsdurchschnitt zu erhalten.

Wie viel Solarmodule benötigen 4 Personen für ihre Stromversorgung im Haushalt? Eine vierköpfige Familie braucht rund 3’600 kWh Strom im Jahr. Pro kWp werden bis zu 1’000 kWh Strom produziert, was bedeutet, dass für den Strombedarf der Familie fünf Solarmodule installiert werden müssten.

Kleinere Anlagen sind im Verhältnis teurer als grosse Anlagen.

Die Investitionskosten für eine kleine Anlage belaufen sich auf ca. CHF 3'000 pro kWp. Bei einer Anlagengrösse von 5 kWp entstehen also Investitionskosten von rund CHF 15'000.--.  

Einfamilienhaus

Die durchschnittliche Grösse einer privaten Solaranlage in der Schweiz für Einfamilienhäuser beträgt etwa 12 kW.

Berechnungen anhand einer 12 kWp PV-Anlage.
Wie groß ist eine 12 kW Solaranlage?
Für 1 kWp installierte Leistung werden Solarmodule auf einer Fläche von ca. 6-7 m2 benötigt. Übliche Grössen von Photovoltaikanlagen für Einfamilienhäuser liegen zwischen 8 und 12 kWp-Leistung.

Eine 12 kWp Anlage benötigt eine Dachfläche von etwa 70-80 m² und besteht aus 30- bis 36 Solarmodulen, abhängig von Leistung, PV-Hersteller und Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage. Ein Modul hat eine durchschnittliche Leistung von etwa 0,2 kWp je m² (ca. 60 m² x 0,2 kWp = 12 kWp).

Wie viel Strom erzeugt eine 12 kWp Photovoltaikanlage?
Eine PV-Anlage mit einer installierten Leistung von 12 kWp produziert je nach Standort und Sonnentage jährlich rund 5'000 bis 10.000 kWh Strom, das heisst:

10.000 kWh Strom im Jahr
830 kWh Strom im Monat
28 kWh Strom im Tag

Dies entspricht im Durchschnitt etwa 3 Sonnenstunden pro Tag.

Eine Anlage mit 12 kWp (maximale Leistung 12 kW) produziert also etwa:
3 Sonnenstunden pro Tag = 3 x 12 kW = 36 kWh pro Tag x 30 = ca. 1’000 kWh im Monat = ca. 10'000 bis 12'000 kWh im Jahr.

Faustformel für die richtige Anlagengrösse.
Verschaffen Sie sich mit Faustzahlen ein erstes Gefühl für die richtige Anlagengrösse. Als Faustformel können Sie eine grobe Annahme treffen:

1 kWp pro 1'000 kWh Jahresstrom­Verbrauch
Jahresstrom­Verbrauch = 12'000 kW : 1'000 = 12 kWP

Als „Kilowatt peak” (kWp) wird die elektrische Leistung bezeichnet, welche die Solarmodule einer Photovoltaikanlage unter normierten Laborbedingungen generieren. Die kWp-Kennzahl macht Solarpaneele vergleichbar. Mit einer Anlage dieser Grösse erreichen Sie auch ohne Batteriespeicher einen Eigenverbrauch in einer Höhe, der wirtschaftlich von Vorteil ist.

Für Einfamilienhäuser belaufen sich die Investitionskosten auf ca. CHF 2'500 pro kWp. Bei einer Anlagengrösse von 12 kWp entstehen also Investitionskosten von mindestens CHF 30'000.--.

Überlegen Sie sich, welche Verbräuche in Zukunft noch dazu kommen könnten. Moderne Photovoltaikanlagen sind auf eine Betriebsdauer von mindestens 25 Jahren ausgelegt, also sollten Sie auch mit diesem Zeitraum planen. Insbesondere die Anschaffung eines Elektroautos kann es attraktiv machen, ein grösseres System zu wählen. Aber auch falls Sie zukünftig Ihr Haus mit einer Wärmepumpe beheizen möchten oder beispielsweise eine elektrisch betriebene Sauna andenken, kann eine grössere Dimensionierung sinnvoll sein.

Fragen Sie einen Experten.
Wenn Sie eine ungefähre Vorstellung von der Grösse Ihrer zukünftigen Photovoltaikanlage haben, ist der richtige Zeitpunkt gekommen, mit einem Experten über Ihre Planung zu sprechen. Denn sie ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit Ihrer Solaranlage.

Fachleute können auch auf Sonderfälle eingehen und Ihnen Tipps geben, wie Sie Ihren zukünftigen Verbrauch individuell ermitteln können.

Berechnen Sie Ihren täglichen kWh-Verbrauch.

Berechnen Sie Ihren monatlichen kWh-Verbrauch und teilen diesen durch 30, um Ihren durchschnittlichen täglichen kWh-Verbrauch pro Tag zu ermitteln. Ein durchschnittlicher 3-4 Personen Haushalt verbraucht etwa 300 kWh pro Monat, also etwa 10 kWh im Tag. 

Beispiel:
300 kWh / 30 Tage = 10 kWh pro Tag
10 kWh pro Tag x 30 = 300 kWh x 12 = 3'600 kWh pro Jahr

Nehmen Sie nun das tägliche kWh-Ziel (Beispiel 10 kWh pro Tag ) und teilen Sie es durch die Anzahl der Sonnenstunden an Ihrem Standort. Diese erfahren Sie auf der Webseite Statista:

Sonnenstunden Schweiz

Haben Sie im Durschnitt 3 Sonnenstunden pro Tag (Jahresdurschnitt), teilen Sie die kWh/Tag durch die Anzahl Sonnenstunden:
10 kWh pro Tag / 3 Sonnenstunden = 3-4 kW Solaranlage

Menge an Sonnenlicht

Schätzen Sie die Menge an Sonnenlicht, die Ihre Solarmodule erhalten werden.
Die Verfügbarkeit von Sonnenlicht beeinflusst, wie viel Energie Ihre Solarmodule erzeugen. Verwenden Sie die Karte der Schweiz:

Sonnendach Schweiz

Sonnenfassade Schweiz

Eine Eignung der Kategorie „Sehr gut“ bedeutet dass Ihre Dachfläche für die Nutzung von Solarenergie sehr gut geeignet ist. Die theoretisch möglichen Erträge basieren auf der Nutzung der gesamten Dachfläche. Um den Eigenverbrauch von Strom oder den Wärmebedarf zu optimieren, kann die Nutzung einer geringeren Fläche ausreichend sein.

Mit der Kategorie „Sehr gut“ werden Sie bis zu 9'800 kWh Solarstrom pro Jahr im Wert 980 Franken erzeugen können:

4'900 kWh - die Hälfte der Dachfläche belegt – Geringe Ausnutzung
7'350 kWh - drei Viertel der Dachfläche belegt – Typische Ausnutzung
9'800 kWh – ganze Dachfläche belegt – Optimale Ausnutzung

Einen Solarrechner finden Sie hier. 

Berücksichtigung von Ineffizienzen

Nun müssen wir noch ein paar Zuschläge für Ineffizienzen und die Abbaugeschwindigkeit der Module berücksichtigen. Die Leistung von Solarmodulen nimmt jedes Jahr leicht ab, was in der Leistungsgarantie angegeben ist. Wenn die Leistungsgarantie Ihres Solarmoduls eine Leistung von 80 % nach 25 Jahren garantiert, ergibt sich eine Degradationsrate von 20 %/25 Jahren, d. h. 0,8 % Produktionsverlust pro Jahr. Am Ende seines Lebenszyklus würde ein Modul mit einer Leistung von 400 Watt nur noch 320 Watt liefern.

Erfahren Sie mehr über den Wirkungsgrad von Solarmodulen.

Darüber hinaus werden die Solarmodule unter idealen Bedingungen getestet - in einem temperaturgeregelten Labor, in dem nichts die Module behindert. In der realen Welt erfüllen Solarmodule diese Laborbedingungen oft nicht, d. h. sie produzieren etwas weniger Strom als ihre Wattzahl. Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Solarmodule werden benötigt.

Aus diesem Grund ist es ratsam, zusätzliche Solarkapazität einzuplanen, damit Sie Ihre angestrebten Produktionszahlen erreichen können, nachdem Sie die Ineffizienzen des Systems berücksichtigt haben.

20 % sind ein guter Spielraum für die Berücksichtigung von Ineffizienzen. Multiplizieren Sie die Größe Ihrer Solaranlage mit 1,2 (120 %), um dies zu berücksichtigen:

10 kW x 1,2 = 12 kW Solaranlage

Vollständiger oder teilweiser Ausgleich?

Die meisten netzgebundenen Hausbesitzer entscheiden sich dafür, ihren Energiebedarf zu 100 % mit Solarenergie zu decken. Es ist aber auch möglich, mit einem kleineren System zu beginnen, um einen Teil des Energiebedarfs auszugleichen, und die Anlage dann zu erweitern, wenn das Budget dies zulässt. Dazu muss man allerdings beachten, dass die Anlage günstiger zu stehen kommt, wenn Sie von Beginn weg gross genug geplant war, denn ein nachträglicher Ausbau ist im Verhältnis einiges teurer.

Wenn Sie eine Teilkompensation anstreben, können Sie dies hier berücksichtigen. Nehmen wir zum Beispiel an, Sie möchten zunächst die Hälfte Ihres Energieverbrauchs durch Solarenergie kompensieren:

10 kW Solaranlage * 0,5 = 5 kW Solaranlage

In diesem Szenario würde eine 5-kW-Anlage 50 % Ihres Energieverbrauchs abdecken und Ihre Stromrechnung halbieren.

Bestimmen Sie, wie viele Solarmodule Sie benötigen.

Sobald Sie die endgültige Größe der Anlage ermittelt haben, dividieren Sie einfach durch die Wattzahl der gewünschten Solarmodule, um herauszufinden, wie viele Module Sie benötigen.

Anhand unseres Beispiels einer 10-kW-Anlage (10.000 Watt) für einen 100-prozentigen Ausgleich sehen Sie hier ein Beispielsystem, das unseren Bedarf decken würde:

10-kW-Solaranlage mit 400-W-Phono-Solarmodulen: 10.000 Watt / 400 Watt = 25 Module

Elektroauto laden und Grösse der Solaranlage.
Wenn Sie mit Ihrer Solaranlage auch ein Elektroauto laden wollen, dann benötigen Sie eine grössere Solaranlage. Ein durchschnittliches Elektroauto benötigt etwa 15 kWh, um 100 Kilometer weit fahren zu können. Deshalb sollte die Solaranlage mehr Strom erzeugen, als für das Elektroauto und den Haushalt zusammen benötigt wird. Je geringer der prozentuale Anteil des Stromverbrauchs bei Tageslicht ist, desto größer ist die Abhängigkeit von der gespeicherten Energie der Batterie.

Der tatsächliche Strombedarf von Elektroautos ist in der Praxis sehr unterschiedlich. Er hängt stark vom persönlichen Fahrverhalten und den Standzeiten des Elektroautos ab. Die hier genannten Grössenordnungen gehen davon aus, dass der Mehrbedarf auch tatsächlich für das Elektroauto genutzt werden kann, was in vielen Fällen erfordert, dass ein Batterie-Speicher angeschafft wird. Ohne Batterie-Speicher würde mit einer grösseren Solaranlage der überschüssige Solarstrom an das Elektrizitätswerk verkauft werden, wenn die Standzeiten für das Laden ungünstig sind. Dazu muss man verstehen, dass mit dem grünen Strom, welcher die Solaranlage liefert, prioritär das Elektroauto lädt und erst dann weitere Verbraucher bedient. Wenn also weder Elektroauto noch Verbraucher Strom benötigen, dann würde ohne Batterie-Speicher der grüne Strom für wenig Geld an den Netzbetreiber verkauft werden.

Wie gross sollte die PV-Anlage sein?

Wie gross sollte der Stromspeicher oder die Batterie sein?