Das Solarpanel – die Zukunft Ihrer persönlichen und autarken Stromversorgung

Mann hält Solarpanel hoch, Sonne strahlt drauf

Die Nummer eins der erneuerbaren Energien für Ihren Haushalt ist das Solarpanel. Hier erfahren Sie alles über den Aufbau, die Arten und Kosten, wie viel Strom Sie erzeugen können und den perfekten Standort.

Was ist ein Solarpanel?

Ein Solarpanel ist ein Zusammenschluss aus mehreren Solarzellen, die Sonnenstrahlen in elektrische Energie umwandeln. Dabei ist die Solarzelle die kleinste Einheit eines Solarpanels. Oft sind mehr als 60 Solarzellen in einem Solarpanel verbaut, um eine optimale Stromerzeugung zu gewährleisten. Weil diese Begriffe machmal für Verwirrung sorgen, hier einmal der Hinweis: Photovoltaikmodul und Solarmodul können als Synonym für Solarpanel verwendet werden.

Während ein Solarpanel aus vielen Solarzellen besteht, ist eine Photovoltaikanlage / Solaranlage der nächstgrößere Zusammenschluss mehrerer Solarmodule. 

Dach mit Solarmodulen, Solarzellen, Solarpanel und Solaranlage sind gekennzeichnet

Bestandteile und Funktion eines Solarpanel Systems

Ein Solarpanel besteht aus mehreren verbundenen Solarzellen, die für die Energieumwandlung verantwortlich sind. Die Solarzellen des Moduls produzieren dann Strom, sobald Lichtstrahlen auf sie eintreffen. Die Photonen der Sonnenstrahlen setzen im Material der Solarzellen Elektronen frei, die dann als Gleichstrom durch die Verkabelung fließen.

Weil Solarzellen die Sonnenstrahlen in Gleichstrom umwandeln, der Hausstrom aber als Wechselstrom genutzt wird, ist folgender Schritt essenziell: Der produzierte Gleichstrom fließt an den sogenannten Wechselrichter, wo der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt wird, bevor er ins Hausstromnetz eingeführt wird.

Bestandteile eines Solarpanels mit Wechselrichter und Verkalbelung

Überschüssiger Strom wird ins öffentliche Stromnetz eingespeist, wofür der Haushalt dann eine finanzielle Vergütung erhält. Unter Umständen kann es in den Wintermonaten zu einem Engpass an Stromerzeugung durch das Solarpanel kommen. In diesem Fall bezieht der Haushalt dann zusätzlichen Strom aus dem öffentlichen Netz.

Eine Möglichkeit, den externen Stromverbrauch zu verringern und die Stromrechnung weiter zu senken, ist, einen Stromspeicher an das System anzuschließen. Denn dies ermöglicht, dass überschüssiger Strom tagsüber gespeichert und z. B. in der Nacht anstelle von externem Strom genutzt wird.

Hier finden Sie eine Übersicht über verschiedene Stromspeicher mit ihren Vor- und Nachteilen.

Durch die Installation eines Stromspeichers könnten Sie ein permanentes Inselnetz etablieren. In diesem Fall gäbe es keine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz und Ihr Haushalt würde sich ausschließlich von Solarenergie versorgen. Trotzdem wäre es Ihnen aber möglich, eine Verbindung zum öffentlichen Stromnetz aufrechterhalten, um im Moment eines Notfalls darauf zurückzugreifen.

Aufbau eines Solarpanels

Der Aufbau eines Solarpanels, die verschiedenen Schichten werden sichtbar gemacht

Die Solarzellen eines Solarpanels bestehen aus verschiedenen Schichten, die zwar alle für die Produktion von Energie wichtig sind, jedoch sehr verschiedene Aufgaben haben.

Das Frontglas (ESG) bildet die erste Schicht und schützt vor Temperaturwechsel und anderen äußeren Einwirkungen wie Schneelasten oder Ästen, die auf ein Solarpanel fallen könnten. Normalerweise wird ein 4mm starkes Frontglas verwendet. 

Darunter befindet sich eine Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA) oder eine Gießharzschicht. Diese Schicht macht das Solarpanel wasserdicht und schützt vor dem Eintreten von Feuchtigkeit. 

In die dritte Schicht werden die einzelnen Solarzellen eingebaut und durch Lötbänder miteinander verschaltet. Unter die Solarzellen wird erneut eine Kunststoffschicht aus Ethylenvinylacetat (EVA) oder Gießharz befestigt, um den Wasserschutz in beide Richtungen zu gewährleisten. 

Nun kommt eine Kunststofffolie zum Einsatz, die aus Polyvinylfluorid besteht. Alternativ wird auch eine einfache Glasplatte verwendet. Für den optimalen Halt der oberen Schichten sorgt ein Aluminiumrahmen. Dieser erleichtert später auch die Anbringung am Dach.

Nice to know:

Ein Solarpanel kann nicht nur mit Sonnenstrahlen arbeiten; Auch andere Lichtquellen können zur Stromgenerierung benutzt werden. Darunter fällt z. B. auch Laser. Grund hierfür sind die Photonen, die in Laserstrahlen enthalten sind.

Oftmals wird fälschlicherweise gedacht, dass die Menge an produziertem Strom mit der Wärme der Sonne zu tun habe. Tatsächlich jedoch reduziert Wärme die Leistung eines Solarpanels und ist daher eher schädlich als hilfreich. Der entscheidende Faktor ist einzig und allein die Intensität der Sonnenstrahlung und damit die Menge der Photonen, die auf die Zellen eintreffen.

Wie viel Energie erzeugt ein Solarpanel?

Solarpanel mit Sonne und Wolken

Vorab ist wichtig zu erwähnen, dass der Energieertrag sehr stark von den Wetterbedingungen und damit vom Klima der Region abhängt. Daher sollten Sie sich vor dem Kauf oder der Miete einer Solaranlage erst mal über Ihr lokales Klima informieren.

Der Energieertrag einer Anlage ist von der Einheit Kilowatt-Peak (kWp) abhängig. Kurz gesagt steht kWP für die Maximalleistung an Energie, die die Anlage produzieren kann. Je größer die Anlage und je höher der Wirkungsgrad der einzelnen Solarzellen, desto höher ist ihre Leistung.

Um den Stromverbrauch eines durchschnittlichen 4-Personen Haushaltes zu decken (ca. 5.000 kWh), benötigen Sie je nach Anbringung, Lage und Klima eine Solaranlage mit Nennleistung von 4.000 bis 6.000 kWp. Je nach Art der verwendeten Solarzellen produziert jedes Modul jährlich 50 bis 250 kWh. Bei 200 W Modulen benötigen Sie somit für 5.000 kWh ca. 25 Module und damit ca. 50 – 60 m2 Fläche.

Solarenergie - Mittagssonne hoch am Himmel mit Wolken

An Sommertagen kommen bis zu 7 Volllaststunden zusammen. Eine Volllaststunde beschreibt die maximale Produktion von Strom bei voller Bestrahlung ohne Schatten oder Wolken und bei optimaler Ausrichtung. Pro Volllaststunde produzieren Solarmodule mit 200 Wattleistung also genau 200 W.

An einem solchen Sommertag also produziert jedes Modul folglich. 1.400 Wattstunden. An einem nicht so sonnenreichen Tag können auch mal nur 0,5 Volllaststunden erreicht werden. Dies würde in 100 Wattstunden resultieren.

Bei 25 Solarpanel liegt die tägliche Ausbeute der Anlage je nach Art der Solarzellen, Wetter und Standort bei 2.500 – 35.000 Wattstunden. 

Lesen Sie hier, welchen Einfluss die Art und das Material Ihrer Solarzelle auf den Energieertrag hat.

Kosten und Arten der Solarpanel

Der Preis pro Solarpanel hängt direkt mit der Leistung zusammen. Während die günstigen zwar weniger Geld pro Solarmodul kosten, haben die teuren den Vorteil, dass sie einen höheren Wirkungsgrad haben. Damit benötigen Sie weniger Zellen, um Ihre gewünschte Leistung zu erzielen.

Es gibt drei verschiedene Solarpanel Arten, die sich sowohl in der Leistung als auch in den Kosten unterscheiden.

Die dunklen, monokristallinen Module werden aus einer Siliziumkristallschicht hergestellt. monokristalline Solarpanel haben einen Wirkungsgrad von ca. 20 %, sind dafür aber sehr aufwendig in der Herstellung und ziemlich teuer. Polykristalline Zellen hingegen haben mehrere Siliziumschichten, die leichter herstellbar sind, aber das Sonnenlicht nicht optimal absorbieren. Daher liegt der Wirkungsgrad dieser Panel bei 16 %.

Dünnschichtzellen unterscheiden sich dadurch, dass sie keine Kristallstruktur aufweisen und erheblich dünner sind. Dies spart Material in der Produktion und reduziert das Gewicht. Das macht diese Module auch besonders günstig. Auf der anderen Seite leidet jedoch die Leistung. Mit einem Wirkungsgrad von nur 7 % schneiden Dünnschichtzellen am schlechtesten ab.

Hier finden Sie detaillierte Informationen über die Kosten von Solaranlagen.

Der perfekte Standort eines Solarpanels

Man auf einem Dach bei der Montage einer Solarzelle

Ideal ist ein sonniges Klima mit wenig Wolken und Nebel. Auch die Abwesenheit von Schatten, beispielsweise durch Bäume oder Gebäude, spielt eine große Rolle. Nicht unterschätzen sollten Sie die optimale Ausrichtung nach Süden und den perfekten Aufstellwinkel von 30 Grad.

Dachflächen sind meistens nicht direkt nach Süden ausgerichtet und der Neigungswinkel beträgt selten genau 30 Grad. Daher sind Flachdächer oft besser geeignet, denn hier kann man den Winkel und die Ausrichtung genauestens auswählen und feinjustieren. Wie bereits erwähnt wirkt sich starke Wärme negativ auf die Leistung eines Solarpanels aus. Deshalb sind niedrigere Temperaturen und etwas Wind sehr gut für die Optimierung und Aufrechterhaltung des Wirkungsgrades einer Solaranlage.

Außerdem sollte auf die Möglichkeit der Beschmutzung durch Sand oder Erde geachtet werden. Genauso schlecht ist die Bedeckung des Solarpanels durch Schnee. Dieser sollte gut abrutschen können und sich auch nicht unterhalb des Solarpanels stauen.

Zwar sind Deutschlands südliche Bundesländer aufgrund Ihrer vielen Sonnenstunden sehr gut für Solaranlagen geeignet, aber tatsächlich lohnt sich eine Solaranlage fast überall. In diesem Artikel können Sie herausfinden, ob sich eine Solaranlage auch für Sie lohnt: Lohnt sich eine Photovoltaikanlage für mich?

Hier können Sie prüfen, ob die Enpal-Lösung in Ihrer Region verfügbar ist.

Qualitaetsmodule werden verbaut

Enpal-Solar-Planer