Solarmodul-Größe: Typen, Leistungsklassen und Trends

Größen und Typen von Solarmodulen

Solarmodule für Dachanlagen sind in den letzten Jahren immer größer geworden. Während in den 1990ern Module mit Abmessungen von 1,2 x 0,6 Metern der Standard waren, liegen die heute gängigen Modulgrößen bei etwa 1,7 x 1,1 Metern. Die Fläche hat sich also mehr als verdoppelt. Getrieben wurde diese Entwicklung von der wachsenden Größe der in den Modulen verbauten Solarzellen. Von den früher üblichen 15,6 cm großen Zellen ging es über 15,9 cm und 16,6 cm hin zu den aktuellen 18,2 cm Zellen.

Neben der reinen Größe unterscheiden sich Solarmodule auch im Aufbau. Monokristalline Module mit einer gleichmäßigen Struktur der Siliziumkristalle gelten als hochwertiger und erreichen etwas höhere Wirkungsgrade als polykristalline Module. Zudem gibt es eine Reihe von Varianten wie beispielsweise Glas-Glas-Module, bei denen die Solarzellen beidseitig von einer Glasschicht geschützt sind. Diese Module sind zwar schwerer, dafür aber robuster und eignen sich auch für den Einsatz auf Flachdächern.

Leistung und Wirkungsgrad

Die Leistung von Solarmodulen wird üblicherweise in Watt-Peak (Wp) angegeben. Dies ist die Spitzenleistung unter Standardtestbedingungen (STC) im Labor. Im realen Betrieb auf dem Dach erreichen die Module ihre maximale Leistung jedoch nur an wenigen Tagen im Jahr. Typische Modulleistungen für Aufdachanlagen liegen heute zwischen 400 und 600 Wp.

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls gibt an, welchen Anteil der eingestrahlten Sonnenenergie es in elektrischen Strom umwandelt. Übliche Werte liegen bei 16-24% für monokristalline Module. Neuere Technologien wie Halbzellen oder Mehrfachaufbau der Zellen erhöhen den Wirkungsgrad. Ein hoher Wirkungsgrad ist vor allem bei begrenzter Dachfläche von Vorteil, da mehr Strom pro Quadratmeter Module erzeugt werden kann.

Auf den Modulwirkungsgrad wirken verschiedene Faktoren ein: Die Zelltechnologie, Anzahl und Ausrichtung der Zellen, Aufbau des Moduls sowie Umgebungstemperatur und Verschattung. Höhere Wirkungsgrade bedeuten höhere Investitionskosten, dafür aber auch höhere Erträge über die Lebensdauer des Moduls.

Wie viele Solarmodule passen auf mein Dach?

Ausschlaggebend für die Größe Ihrer Photovoltaikanlage ist die nutzbare Dachfläche. Nutzbar heißt in diesem Fall, dass die Dachfläche möglichst unverschattet ist und nicht durch Gauben, Schornsteine, Dachfenster oder Ähnliches unterbrochen wird.

Auf einer nutzbaren Dachfläche von 40 m² lassen sich beispielsweise 20 Solarmodule à 400 Watt mit einer Modulgröße von je 1,9 m² installieren. Das entspricht einer Leistung von 8 kWp und damit einer durchschnittlichen Anlagengröße in Deutschland. In den letzten Jahren wurden Dachanlagen meist mit 5-10 kWp Leistung installiert, also 12-25 Modulen.

Da immer mehr Haushalte aber zusätzlich auch eine Wallbox oder eine Wärmepumpenheizung mit ihrer PV-Anlage verbinden, werden die Anlagen tendenziell größer – der Standard entwickelt sich eher in Richtung 15 kWp und hin zu einer Vollbelegung des Daches mit Photovoltaikmodulen.

Verschattungen auf dem Dach müssen unbedingt vermieden werden, da sie die Erträge der Solaranlage deutlich reduzieren können. Schon kleine Verschattungen von 5-10% der Modulfläche können zu Ertragseinbußen von 20% und mehr führen. Prüfen Sie daher genau, ob Bäume, Schornsteine oder andere Hindernisse Ihre Dachfläche verschatten und planen Sie die Modulanordnung entsprechend.

Auslegung nach Strombedarf

Um Ihren Strombedarf optimal mit einer Solaranlage zu decken, ist es wichtig, die richtige Größe zu wählen. Ein durchschnittlicher 4-Personen-Haushalt in Deutschland verbraucht rund 4.000 kWh Strom pro Jahr. Rein rechnerisch benötigen Sie dafür eine PV-Anlage mit einer Leistung von etwa 4 kWp. Das entspricht in etwa 10 Solarmodulen mit jeweils 400 Watt Leistung.

Allerdings ist es oft sinnvoll, die Anlage etwas größer auszulegen. Zum einen sind größere Anlagen pro installierter Leistung günstiger, zum anderen liefern sie gerade in den sonnenarmen Wintermonaten deutlich weniger Ertrag als im Sommer. Zudem steigt der Strombedarf vieler Haushalte durch die Anschaffung eines Elektroautos, einer Wärmepumpe oder einer Klimaanlage. Eine größere Anlage mit 15 bis 20 Modulen ist daher häufig die wirtschaftlichere Lösung für die Zukunft.

Lebensdauer und Garantien von Solarmodulen

Eine Photovoltaikanlage ist eine langfristige Investition. Die Lebensdauer von modernen Solarmodulen liegt bei 20 bis 30 Jahren. Das heißt, auch wenn die Anlage längst amortisiert ist und Sie nach 20 Jahren keine Einspeisevergütung mehr erhalten, können Sie den Solarstrom vom eigenen Dach im Haushalt nutzen, Ihr E-Auto zuhause laden oder eine Wärmepumpe betreiben – kostenlos und klimafreundlich.

Produktgarantien für Solarmodule liegen heute bei mindestens 12 Jahren und reichen bis hin zu 30 Jahren. Die von den Herstellern gegebenen linearen Leistungsgarantien betragen üblicherweise 25 Jahre, reichen aber auch hier schon bis 30 Jahre. Die Hersteller garantieren hierbei eine Mindestausgangsleistung ihrer Module zum Ende der Leistungsgarantie.

Für eine Amortisationszeit von etwa 15-20 Jahren bei einer durchschnittlichen Photovoltaikanlage ist entscheidend, dass Sie beim Kauf auf hochwertige Module von renommierten Herstellern setzen. Nur so können Sie sicher sein, dass Ihre Anlage die volle Laufzeit erreicht und Sie über Jahrzehnte von den niedrigen Stromgestehungskosten profitieren.

Gewicht von Solarmodulen

Das Gewicht von Solarmodulen hängt unmittelbar von ihrer Größe und ihrem Aufbau ab. Gängige 400-Watt-Module mit Glas-Folie-Aufbau wiegen rund 20 kg, während Module mit Glas-Glas-Aufbau über 25 kg auf die Waage bringen können. Besonders große Module für Freiflächenanlagen können sogar bis zu 40 kg schwer werden.

Das hohe Gewicht hat direkte Auswirkungen auf Transport und Montage. Schwere Module erfordern spezielle Liftsysteme und Kräne für die Dachinstallation, was den Aufwand und die Kosten erhöht. Daher ist eine sorgfältige Planung der Dachbelastung unerlässlich. Eine typische 8 kWp Aufdachanlage mit 20 Modulen à 22 kg bringt inklusive Unterkonstruktion eine Gesamtlast von rund 500 kg auf. Dies können die meisten Hausdächer problemlos tragen, dennoch sollte die maximale Tragfähigkeit im Einzelfall geprüft werden.

Auf Flachdächern kommen oft zusätzliche Beschwerungen wie Betonplatten hinzu, um die aufgeständerten Modulreihen gegen Wind zu sichern. Hier sind statische Berechnungen durch Fachleute zwingend erforderlich. In besonderen Fällen können Solardachziegel eine gewichtsoptimierte Alternative sein.

Module für Flachdächer

Bei Flachdachanlagen unterscheiden sich die Anforderungen an Solarmodule und deren Montage deutlich von Aufdachanlagen auf geneigten Dächern. Die Module können hier nicht direkt auf der Dachfläche montiert werden, sondern müssen in einem bestimmten Aufständerungswinkel zur optimalen Ausrichtung nach der Sonne aufgestellt werden. Dafür werden spezielle Unterkonstruktionen aus Aluminiumprofilen verwendet.

Die Aufständerung der Module führt zu einer deutlich höheren Windlast und Gewichtsbelastung auf dem Flachdach. Daher sind für Flachdachanlagen in der Regel zusätzliche Statikberechnungen erforderlich. Ein Tragwerksplaner muss die maximalen Belastungen für das jeweilige Gebäude berechnen und ein geeignetes Montagesystem auslegen. Oftmals werden zur Lastabtragung und Verankerung zusätzliche Gewichte wie Betonfundamente eingesetzt.

Bei großen Anlagen ab einer bestimmten Größe sind sogar gesonderte bauaufsichtliche Zulassungen für die Montagesysteme erforderlich. Generell ist der Planungs- und Genehmigungsaufwand bei Flachdachanlagen deutlich höher als bei einer einfachen Aufdachanlage auf einem Satteldach.

Kompatibilität mit Stromspeichersystemen

Für eine zukunftsfähige Rundum-Energielösung im eigenen Zuhause lohnt es sich, über die reine Photovoltaikanlage hinauszudenken. Ein intelligenter Stromspeicher mit Energiemanagementsystem ergänzt Ihre PV-Anlage optimal und macht den tagsüber erzeugten Solarstrom auch abends und nachts nutzbar.

Weitere Möglichkeiten liegen in den Bereichen Mobilität und Wärmeversorgung. Mit einer eigenen Wallbox laden Sie Ihr Elektroauto nachhaltig, unabhängig und kostengünstig mit Solarstrom. Ist die PV-Anlage groß genug geplant, können Sie mit dem selbst erzeugten Strom zudem eine Wärmepumpenheizung oder eine Klimaanlage betreiben. Wichtig ist dabei, dass die verschiedenen Komponenten optimal zusammenpassen.

SENEC360 geht diesen Weg konsequent: PV-Anlage, smarter Stromspeicher, Wallbox und eine Strom-Cloud, in der Sie Ihre PV-Überschüsse virtuell speichern können, bilden ein ganzheitlich gedachtes Rundum-Konzept für eine zukunftsfähige Energieversorgung mit Solarstrom. Komplettsysteme aus einer Hand bieten den Vorteil, dass alle Komponenten perfekt aufeinander abgestimmt sind und reibungslos zusammenarbeiten.

Nachhaltigkeitsaspekte

Solarmodule sind nicht nur während ihrer langen Lebensdauer von über 20 Jahren ein nachhaltiges Energiesystem, sondern leisten auch nach ihrer Nutzungsphase einen wichtigen Beitrag zum Umweltschutz. Die in den Modulen verbauten Materialien wie Silizium, Glas und Aluminium lassen sich zu über 95% recyceln und wiederverwerten.

Die Recyclingindustrie für Photovoltaikmodule ist noch eine junge Branche, die sich jedoch stetig weiterentwickelt. In Deutschland sind Unternehmen wie PV-Cycle und take-e-way führend bei der Rückgewinnung und Aufbereitung der wertvollen Rohstoffe. Mit der wachsenden Anzahl ausgedienter Module in den kommenden Jahren wird sich diese Industrie zu einem bedeutenden Wirtschaftszweig entwickeln.

Der größte Nachhaltigkeitsvorteil von Solarmodulen liegt jedoch in der enormen Einsparung von CO2-Emissionen während des Anlagenbetriebs. Eine durchschnittliche Photovoltaikanlage auf einem Einfamilienhaus spart über ihre Lebensdauer rund 180 Tonnen des Treibhausgases ein – und trägt so aktiv zum Klimaschutz bei. Der ökologische Fußabdruck der Module selbst wird bereits nach wenigen Betriebsjahren mehr als ausgeglichen.

Bekannte Modulhersteller und Produktbeispiele

Auf dem Markt für Solarmodule gibt es eine Vielzahl von Herstellern, die sich in Qualität, Leistung und Preis unterscheiden. Einige der bekanntesten Anbieter sind LG, Hanwha Q-Cells, Trina Solar, JinkoSolar, Canadian Solar und Sunpower.

Bei den meisten Herstellern stehen monokristalline Module im Fokus, da sie einen höheren Wirkungsgrad als polykristalline Zellen aufweisen. Monokristalline Zellen bestehen aus einem einzigen siliziumen Kristall und erreichen Wirkungsgrade von bis zu 24%. Polykristalline Zellen hingegen setzen sich aus mehreren Kristallen zusammen und liegen bei Wirkungsgraden um die 20%.

Zunehmend setzen Hersteller auch auf die Halbzellentechnologie. Dabei werden die Solarzellen in der Mitte geteilt, was den Wirkungsgrad um bis zu 5% steigern kann. Shingled-Module vereinen die Vorteile von Halbzellen mit einer überlappenden Anordnung der Zellen für eine noch kompaktere Bauweise und höhere Erträge. Vertreter dieser Technologie sind beispielsweise die SunPower Maxeon-Module oder die Q.ANTUM-Reihe von Hanwha Q-Cells.

Modultechnologien der Zukunft

Während die aktuell am Markt befindlichen Solarmodule auf kristalliner Silizium-Technologie basieren, arbeiten Forscher und Hersteller ständig an neuen, innovativen Modulkonzepten. Ziel ist es, die Wirkungsgrade weiter zu steigern und die Integration in Gebäude zu optimieren.

Tandem- oder Mehrfachsolarzellen kombinieren verschiedene Materialien wie Silizium, Perowskit oder III-V-Halbleiter in mehreren Zellschichten übereinander. Jede Schicht wandelt einen anderen Wellenlängenbereich des Sonnenlichts in Strom um, wodurch die Gesamteffizienz deutlich gesteigert werden kann. Erste Prototypen erreichen bereits Wirkungsgrade von über 30%.

Perowskit-Solarzellen bestehen aus einer kristallinen Struktur, die kostengünstig aus leicht verfügbaren Materialien hergestellt werden kann. Mit Wirkungsgraden von über 25% gehören sie zu den vielversprechendsten Technologien. Herausforderungen bei der Langzeitstabilität müssen jedoch noch gelöst werden.

Die Integration von Solarmodulen direkt in Gebäudefassaden, Fenster oder Dächer wird durch leichte, flexible und semitransparente Module ermöglicht. Diese lassen einen Teil des Lichts hindurch und produzieren gleichzeitig Solarstrom. Ein Beispiel sind farbige, teilweise transparente Perowskit-Solarmodule, die als Fassadenverkleidung dienen können. Die Architektur der Zukunft wird die Photovoltaik nahtlos integrieren.

Größenverhältnis Module zu Wechselrichter

Für eine optimale Leistungsausbeute ist es wichtig, das richtige Verhältnis zwischen der installierten Modulfläche und der Wechselrichterleistung zu wählen. Ein zu großer Wechselrichter kann die Modulleistung nicht voll ausschöpfen, während ein zu kleiner Wechselrichter die Module ausbremst.

Als Richtwert gilt eine Modulfläche von etwa 10-14 m² pro 1 kW Wechselrichterleistung. Dieser Bereich berücksichtigt verschiedene Modultypen, Ausrichtungen und Klimazonen. Im Optimalfall wird die Wechselrichterleistung sogar leicht überdimensioniert, um Ertragseinbußen durch Verschattung oder Alterung auszugleichen. Ein Oversize-Faktor von 1,1-1,2 ist üblich.

Moderne Wechselrichter verfügen zudem über integrierte Leistungsregler, die eine gewisse Überbestückung der Modulleistung von bis zu 30% erlauben. Die exakte Auslegung sollte jedoch immer im konkreten Einzelfall erfolgen, um die Anlage perfekt auf den Standort und die Gegebenheiten abzustimmen.

Kosten nach Modulgröße

Größere Solarmodule haben in der Regel einen günstigeren Preis pro Watt-Peak (Wp). Dies liegt an Skaleneffekten in der Produktion und dem geringeren Aufwand bei Montage und Verkabelung im Vergleich zu vielen kleineren Modulen. Ein 400 Wp Modul kostet beispielsweise aktuell ca. 180-220 Euro, was 0,45-0,55 Euro/Wp entspricht. Ein 600 Wp Modul derselben Technologie liegt bei ca. 300-350 Euro, also nur 0,50-0,58 Euro/Wp.

Allerdings steigen bei sehr großen Modulen über 600 Wp die Transport- und Montagekosten wieder an. Die sperrigen Module erfordern teurere Spezialausrüstung für die Dachlogistik. Für Aufdachanlagen im Hausbereich sind Module bis ca. 400 Wp daher nach wie vor die wirtschaftlichste Wahl. Im großgewerblichen Bereich und für Freiflächenanlagen rechnen sich hingegen die größeren und leistungsstärkeren Module.

Generell lässt sich sagen: Je größer die Gesamtanlage, desto günstiger die spezifischen Kosten pro Watt-Peak, da Skaleneffekte bei Planung, Logistik und Montage greifen. Eine 30 kWp Anlage für ein Mehrfamilienhaus oder Gewerbe liegt aktuell bei Komplettkosten von ca. 1,00 Euro/Wp, während eine 5 kWp Hausanlage mit ca. 1,20 Euro/Wp zu Buche schlägt.

Eigenheiten für Gewerbe und Großanlagen

Bei gewerblichen und großflächigen Photovoltaikanlagen kommen oft deutlich größere Solarmodule zum Einsatz als im privaten Bereich. Auf Freiflächen und Solarparks sind Module mit einer Fläche von über 2 Quadratmetern bereits weit verbreitet. Diese überdimensionalen Module bieten einige Vorteile:

Durch die großen Modulflächen lässt sich mit weniger Installationsaufwand eine höhere Nennleistung realisieren. Die Kosten für Montagesysteme, Kabel und Wechselrichter verteilen sich auf eine größere Modulfläche, wodurch die spezifischen Investitionskosten pro installierter Nennleistung sinken.

Die größeren Module ermöglichen eine einfachere und schnellere Montage, da weniger Einzelmodule verbaut werden müssen. Auch Verkabelung und Verklebung gestalten sich effizienter.

Der höhere Wirkungsgrad der aktuellen Modulgenerationen macht sich bei Großanlagen besonders bemerkbar. Auf der gleichen Fläche kann mehr Solarstrom erzeugt werden.

Allerdings bringen die übergroßen Paneele auch einige Herausforderungen mit sich. Durch das hohe Gewicht sind aufwändigere Befestigungssysteme und Kräne für Transport und Montage notwendig. Die Modulgröße ist zudem auf maximal 3 Meter begrenzt, da sonst Windlasten und Verformungen zu Problemen führen können.

Digitale Tools zur Auslegung

Mit digitalen Tools lässt sich die Planung einer Solaranlage deutlich vereinfachen. Online-Konfiguratoren und Apps helfen dabei, die optimale Anzahl an Solarmodulen für das eigene Dach zu ermitteln. Hierzu geben Nutzer die Dachausrichtung, -neigung und eventuell vorhandene Verschattungen ein. Auf Grundlage dieser Daten und der gewünschten Anlagengröße oder des Strombedarfs berechnen die Tools, wie viele und welche Module am besten geeignet sind.

Ergänzend bieten viele Anbieter Simulationen zur Jahresertragsprognose an. Hier lassen sich die zu erwartenden Erträge einer geplanten Anlage über Wetter- und Strahlungsdaten für den Standort näherungsweise bestimmen. Einige Tools berücksichtigen sogar den Schattenwurf umliegender Gebäude oder Vegetation.

Für die Überwachung und Steuerung einer installierten Photovoltaikanlage gibt es zudem cloudbasierte Monitoringlösungen. Hier können Betreiber Echtzeit-Daten zu Ertrag, Verbrauch und CO2-Einsparung abrufen. Viele Hersteller integrieren solche Cloudlösungen direkt in ihre Energiemanagementsysteme zur intelligenten Steuerung von Solaranlage, Stromspeicher und Verbrauchern.