Immer mehr Hausbesitzer fragen sich heute: Wie genau funktioniert eigentlich eine Solaranlage, und lohnt sich die Investition? Im Kern besteht eine Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) aus Modulen, die Sonnenlicht direkt in elektrischen Strom umwandeln. Dieses Grundprinzip der Photovoltaik nutzt Solarzellen, um ganz ohne bewegliche Teile Energie zu erzeugen. Dabei treffen Sonnenstrahlen auf die Solarzellen der Module, und es entsteht elektrischer Gleichstrom. Dieser Strom wird über Kabel zu einem Wechselrichter geleitet, der ihn in den üblichen Wechselstrom umwandelt. Der so erzeugte Solarstrom kann dann direkt im Haus verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Das Wichtigste in Kürze
- Funktionsweise: Solarmodule erzeugen Strom aus Sonnenlicht, Wechselrichter wandeln ihn für Haushalt oder Netz um, optional speichert ein Batteriesystem überschüssige Energie.
- Ertrag & Wirtschaftlichkeit: 1 kWp liefert ca. 900–1100 kWh/Jahr; Eigenverbrauch spart am meisten Geld, da Netzstrom teuer und Einspeisevergütung niedrig ist.
- Vorteile & Planung: Umweltfreundlich, zuverlässig und wirtschaftlich attraktiv dank Förderungen; wichtige Faktoren sind Dachausrichtung, Verschattung und professionelle Planung.
Komponenten einer PV-Anlage, kurz erklärt: Solarmodule (bestehend aus vielen in Serie geschalteten Solarzellen) erzeugen Strom, der über Kabel zu einem Wechselrichter geleitet wird. Der Wechselrichter formt den Strom in haushaltsüblichen Wechselstrom um. Ein optionaler Batteriespeicher kann überschüssigen Strom speichern und ihn bei Bedarf, beispielsweise nachts, wieder abgeben.
Solarmodule: Der Stromlieferant aus Sonnenlicht
Ein Solarmodul besteht aus vielen Solarzellen aus Silizium. Moderne monokristalline Solarzellen erreichen Wirkungsgrade um 20–22 %, das heißt: Etwa ein Fünftel der einfallenden Sonnenenergie wird in Strom umgewandelt. Im Betrieb, unter realen Bedingungen mit Wärme- und Streuverlusten, liegt der effektive Wirkungsgrad einer Anlage bei etwa 18–19 %. Das klingt wenig, aber die Sonne liefert unentgeltlich Energie, und der Nutzen (zum Beispiel bei der Stromrechnung) ist erheblich.
In der Praxis summiert sich die Leistung der Module: Mehrere Module werden meist in Reihen (Strings) geschaltet. So spricht man von der Kilowatt-Peak-Leistung (kWp) einer Anlage, das ist die Nennleistung unter Standard-Testbedingungen. In Deutschland bringt 1 kWp auf einem Dach je nach Standort und Ausrichtung etwa 900 bis 1100 Kilowattstunden (kWh) pro Jahr. Eine typische Anlage auf einem Einfamilienhaus mit 10 kWp kommt damit auf rund 10.000 kWh im Jahr. Zum Vergleich: Ein 2‑Personen-Haushalt verbraucht etwa 3.500 kWh jährlich. Schon eine kleinformatige Anlage (z. B. 3,9 kWp) kann einen Großteil dieses Bedarfs decken.
Die Ausrichtung und Neigung des Dachs beeinflussen den Ertrag stark. Optimal ist ein nach Süden geneigtes Dach bei etwa 30° Neigung. Aber auch nach Ost oder West ausgerichtete Dächer leisten noch 80–90 % dessen, was ein Süddach einfahren kann. Schatten durch Bäume, Gauben oder Nachbargebäude sollten vermieden werden, denn bereits kleine Verschattungsflächen können den Ertrag merklich senken. Bei teilweise ungleichmäßiger Beschattung helfen spezielle Leistungsoptimierer oder Mikro-Wechselrichter, die einzeln jedes Modul betreiben.
Wechselrichter: Vom Gleichstrom zum Netzstrom
Der von den Modulen erzeugte Strom ist Gleichstrom. Haushalte und das öffentliche Netz arbeiten aber mit Wechselstrom. Wechselrichter sind deshalb unverzichtbar: Sie wandeln den Solar-Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom um. Moderne Anlagen verwenden meist String-Wechselrichter (ein Gerät für mehrere Module) oder Module-Wechselrichter (pro Modul ein kleiner Inverter). Beide Varianten sind sehr effizient. Neue Wechselrichter arbeiten mit etwa 98 % Wirkungsgrad, also nur etwa 2 % Verlust bei der Umwandlung.
Außerdem kontrolliert der Wechselrichter, dass Strom nur dann eingespeist wird, wenn das Netz verfügbar und synchron ist. Das schützt Techniker und Geräte. Zusammengefasst leistet der Wechselrichter also: Gleichstrom verarbeiten, Frequenz und Spannung formschlüssig zum öffentlichen Netz liefern und maximalen Ertrag garantieren.
Stromspeicher (Batterien): Solarstrom für die Nacht und Wolkenspiele
Neben Modulen und Wechselrichter kann eine PV-Anlage einen Batteriespeicher enthalten. Damit lässt sich tagsüber erzeugter Solarstrom für den späteren Verbrauch sichern. Gerade in den Abendstunden oder an bewölkten Tagen ist gespeicherter Strom wertvoll, denn dann liefert die Anlage selbst nur wenig. Mit einem Speicher steigt daher der Eigenverbrauchsanteil (der selbstgenutzten Solarenergie). Ohne Speicher nutzen Anlagenbetreiber in der Regel nur etwa 30–40 % ihres Solarstroms selbst, der Rest geht ins Netz. Mit einem Speicher und intelligenter Steuerung kann man auf 70–80 % Eigenverbrauch kommen. Eine völlig netzunabhängige Versorgung (100 % Autarkie) ist praktisch kaum erreichbar, da man eine sehr große und teure Batterie bräuchte. Meist bleibt der Netzanschluss als Backup bestehen.
Die installierte Speicherkapazität in Deutschland nimmt rapide zu. Typisch sind Batteriespeicher mit 5–10 kWh Kapazität. Das reicht, um etwa 2–4 Stunden den Strom eines kleinen Hauses zu decken. Beliebte Technologien sind Lithium-Eisenphosphat (LiFePO₄) oder andere Lithium-Batterien. Speicher können entweder in Reihe hinter den Wechselrichter geschaltet sein oder integrierte Wechselrichter besitzen (Hybrid-System).
Wichtig für Sie als Nutzer: Jede Kilowattstunde Solarstrom, die Sie selbst verbrauchen, rechnet sich besonders gut. Denn bezahlter Netzstrom kostet rund 35–45 Cent/kWh, während eingespeister Solarstrom aktuell nur etwa 8 Cent/kWh erhält. Jeder selbst genutzte kWh ersetzt somit eine teure Netzstunde und spart bares Geld. Maßnahmen wie Waschmaschinen- oder E-Auto-Laden tagsüber können den Eigenverbrauch weiter erhöhen.
Netzanschluss und Einspeisung
Die meisten Solaranlagen sind netzgekoppelt. Das bedeutet: Sobald Ihre Anlage mehr Strom produziert, als im Haus gebraucht wird, fließt der Überschuss ins öffentliche Netz. Zu schwachen Zeiten, zum Beispiel nachts, beziehen Sie im Gegenzug Strom aus dem Netz. Der Zähler läuft also in beide Richtungen. Dank gesetzlicher Regelungen erhalten Sie für eingespeisten Solarstrom eine vergütete Einspeisevergütung. Aktuell liegt diese für Neuanlagen bis 10 kWp bei etwa 8 Cent pro kWh und ist für 20 Jahre garantiert. In der Summe lohnt sich Eigenverbrauch jedoch oft mehr als Einspeisung, sofern Sie zu Netzbezug-Preisen in Ihrer Region Stromkosten sparen können.
Eine professionelle Netzanschlussplanung stellt sicher, dass Ihre Anlage sicher in Ihr Hausnetz integriert wird. Dabei prüft der Elektriker auch die Sicherungsgröße und Anbindung an den Hausanschluss. Bei größeren Anlagen kann eine Netzrückwirkung auftreten, die ggf. per Betriebsmittel kompensiert wird. Im Alltag brauchen Sie sich jedoch keine Sorgen zu machen: Moderne Anlagen melden sich im Netz an und verlassen dieses bei Störungen automatisch. Für Sie bedeutet dies: Rund um die Uhr steht bei Bedarf der Netzstrom als „Notstrom“ bereit, und Ihr Haus ist mit Solarstrom optimal versorgt.
Leistung, Ertrag und Effizienz
Wie viel Strom eine Solaranlage insgesamt liefert, hängt von mehreren Faktoren ab: der installierten Leistung (kWp), der Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort, der Dachausrichtung, Neigung und Verschattung sowie der Anlageneffizienz. In Deutschland erreichen Anlagen je nach Region etwa 900–1100 Stunden Volllastäquivalent pro Jahr. Konkret heißt das: 1 kWp installierte Leistung erzeugt im Jahresmittel etwa 0,9–1,1 MWh. Ein Beispiel aus der Praxis: Eine 3,9 kWp-Anlage (etwa 18 m² Modulfläche) mit 10 Modulen à 390 W liefert typischerweise rund 3,5 MWh/Jahr, das deckt den Jahresbedarf eines 2-Personen-Haushalts.
Die Performance Ratio (PR) einer Anlage fasst alle Verluste zusammen (Wärme, Verkabelung, Wechselrichterverluste, Teilverschattung etc.). Typische PR-Werte liegen um 80–90 %. Das bedeutet: Von der Sonnenenergie, die auf die Module trifft, wird netto etwa 80–90 % des erreichbaren Potentials tatsächlich in Strom umgesetzt. Die Spitzenleistung einer Anlage fällt allerdings nur in hellem Sonnenschein an; im Schnitt rechnet man mit den o. g. Vollaststunden.
Photovoltaik vs. alternative Technologien
Wichtig ist: Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt elektrischen Strom, sie ist nicht zu verwechseln mit einer Solarthermie-Anlage, die Wärme (Heißwasser) produziert. Das heißt, PV deckt Ihren Strombedarf, während zum Beispiel Warmwasser und Heizung anders erzeugt werden. Neuere Entwicklungen wie Dünnschichtmodule oder bifaziale Module sind spannende Innovationen, die teilweise höhere Erträge ermöglichen. Für Endkunden gilt aber: Prinzip und Installation sind meist identisch, nur die Effizienz oder Kostensituation ändert sich.
Wirtschaftlichkeit und Nutzen
Mit gesunkenen Modulpreisen und staatlicher Förderung ist Photovoltaik heute ausgesprochen günstig. Hinzu kommt, dass seit 2023 die Mehrwertsteuer auf private Solaranlagen entfällt und viele Regionen regionale Zuschüsse oder zinsgünstige Kredite anbieten. Dadurch hat sich die Wirtschaftlichkeit weiter verbessert.
Auch ökologisch lohnt sich Solarstrom: Mit rund 72 Terawattstunden PV-Strom in 2024 deckte Photovoltaik bereits etwa 14–15 % des deutschen Bruttostromverbrauchs. Im Spitzenmonat Juli 2024 steuerten Solaranlagen sogar über 10 Terawattstunden bei und erreichten einen Anteil von über 28 % am Netzstrom. Mit jeder Kilowattstunde Solarstrom reduzieren Sie CO₂-Emissionen, denn der Strom aus Kohle oder Gas ist um ein Vielfaches umweltschädlicher. Manche Studien sprechen von Einsparungen im Bereich von 1 kg CO₂ pro kWh im Vergleich zu fossilen Kraftwerken.
Ausblick: Trends und Tipps
Die Technologie entwickelt sich weiter. Neue Module erreichen bald 22 % und mehr Wirkungsgrad, die Anlagen-Wirkungsdauer steigt (viele Module behalten 80 % Leistung nach 25 Jahren) und intelligente Steuerungen machen den Eigenverbrauch noch effizienter. Es ist denkbar, dass in Zukunft Gebäude vermehrt Solardächer besitzen und diese mit Smart-Grid-Systemen kommunizieren.
Wichtig für Sie als Bauherr: Definieren Sie vorab Ihre Ziele! Möchten Sie primär Ihren Eigenverbrauch steigern (um Stromkosten zu sparen), hohe Einspeisevergütung nutzen oder möglichst autark werden? Planen Sie mit fachkundiger Hilfe und vergleichen Sie Angebote.
In unserem ausführlichen Ratgeber „Solaranlage planen, Leitfaden“ erfahren Sie Schritt für Schritt, wie Sie vorgehen. Außerdem unterstützt Sie unser kostenfreier Solar-Check: Er hilft Ihnen bei der Solarnbietersuche in Ihrer Region. Dort erhalten Sie in wenigen Minuten unverbindliche Angebote passender Installateure.
Fazit:
Technisch gesehen arbeitet eine Solaranlage vereinfacht so: Sonnenlicht → Solarmodule (DC-Strom) → Wechselrichter (AC-Strom) → Einspeisung oder Eigenverbrauch. Effizienzverluste gibt es nur bei der Umwandlung und durch Umgebungsbedingungen. Durch die Kombination mit Stromspeichern und intelligenter Steuerung lässt sich der Eigenverbrauch optimieren. Moderne Solarsysteme sind heute sehr zuverlässig, effizient und kostengünstig. Nutzen Sie die Sonne, es zahlt sich in vielen Haushalten schon nach wenigen Jahren aus!
