Wie viel Platz benötigt eine Photovoltaikanlage?
Viele Menschen gehen davon aus, dass Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sehr viel Platz benötigen und daher für Privathaushalte ungeeignet sind. Wir erklären in unserem Artikel, wie viel Platz Photovoltaik wirklich braucht, um den Energiebedarf zu decken.
Das Wichtigste in Kürze
- Platzbedarf pro kWp: Für 1 kWp installierte Leistung werden ca. 4,6 m² Modulfläche benötigt (bei Schrägdächern ca. 5–6 m², bei Flachdächern 8–14 m²).
- Stromverbrauch & Anlagengröße: Pro 1.000 kWh Jahresverbrauch wird etwa 1 kWp PV-Leistung empfohlen. Ein 4-Personen-Haushalt mit 4.000 kWh benötigt ca. 18–24 m².
- Autarkiegrad: Ohne Speicher liegt der Eigenverbrauch bei 30–40 %. Mit größerer Anlage oder Speicher kann ein Autarkiegrad von bis zu 80 % erreicht werden.
- Dachausrichtung & -form: Südausrichtung ist optimal. Auch Ost-/Westdächer sind geeignet. Sattel-, Flach-, Walm- und Pultdächer bieten unterschiedliche Vorteile.
- Freiflächen & Alternativen: Freiflächenanlagen sind für Privathaushalte selten. Photovoltaik-Zäune sind eine platzsparende Alternative.
- Standort & Sonneneinstrahlung: Je südlicher der Standort und je besser die Dachneigung (ideal: 30–35°), desto höher der Stromertrag.
- Technikraum: Wechselrichter benötigt ca. 50×70 cm, Batteriespeicher (z. B. 16 kWh) ca. 130 cm Höhe.
Dimensionierung einer PV-Anlage
Der Platzbedarf einer PV-Anlage hängt von mehreren Faktoren ab, die anschließend näher erläutert werden:
- Leistung der Module
- Energiebedarf des Hauses
- gewünschter Autarkiegrad
- Verfügbare Dachfläche bzw. Dachform
- Verfügbare Freifläche
- Standort und Sonneneinstrahlung
Leistung der Module
Moderne Solarmodule haben unterschiedliche Wirkungsgrade und Leistungen. Ein typisches Solarmodul mit einer Leistung von ca. 435 Watt hat eine Fläche von ca. 2 Quadratmetern. Teilt man die zur Verfügung stehende Dachfläche durch 2, erhält man eine ungefähre Vorstellung davon, wie viele Module maximal installiert werden können.
Für 1 Kilowattpeak (kWp) installierte Leistung werden also etwa 4,6 Quadratmeter benötigt.
Energiebedarf des Hauses
Der Energiebedarf ist die benötigte Energiemenge eines Hauses. Er beinhaltet alle elektrischen Geräte, Beleuchtung, Heizung, Warmwasser und gegebenenfalls E-Autos oder eine Klimaanlage. Der Energiebedarf wird in Kilowattstunden (kWh) pro Jahr angegeben. Der Energiebedarf bestimmt maßgeblich die erforderliche Größe einer PV-Anlage.
Der Stromverbrauch lässt sich am besten aus der letzten Jahresstromrechnung ablesen. Eine Faustformel besagt, dass pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch ca. 1 kWp PV-Leistung installiert werden sollte, um die erzeugte Energie bestmöglich selbst zu verbrauchen.
Ein durchschnittlicher Haushalt verbraucht ca. 4.000 kWh Strom pro Jahr. Dafür wären also ca. 4 kWp notwendig, was einer Modulfläche von ca. 18,4 Quadratmetern entspricht.
Aber Achtung! Sind größere Anschaffung wie ein E-Auto oder eine Klimaanlage geplant, muss der Mehrverbrauch in der Anlagengröße berücksichtigt werden:
- Ein E-Auto, das zu Hause aufgeladen wird, benötigt für 10.000 gefahrene Kilometer im Jahr ca. 2.000 kWh Strom.
- Ein fest installiertes Splitgerät für die Kühlung von ca. 100 m² Raumfläche und einer Laufzeit von 350 Stunden im Jahr benötigt ca. 1.000 kWh.
Autarkiegrad
In einem Haushalt mit Berufstätigen, die tagsüber nicht zu Hause sind, können nur 30 bis 40 Prozent des erzeugten Stroms genutzt werden. Der Strom wird vor allem morgens und abends benötigt, wo die Anlage aber weniger Strom produziert. Das führt dazu, dass 60 bis 70 Prozent des erzeugten Stroms ins Netz eingespeist werden.
Um einen hohen Autarkiegrad von 60 bis 80 Prozent ohne Speicher zu erreichen, muss die Anlage dementsprechend größer geplant werden. Der jährliche Strombedarf wird mit 2,5 multipliziert und das Ergebnis durch 1.000 dividiert. Dies ergibt bei einem Strombedarf von 4.000 kWh eine Anlagengröße von ca. 10 kWp.
Mit einem Speicher kann der Autarkiegrad auf bis zu 80 Prozent gesteigert werden. Ein Autarkiegrad von 100 Prozent ist aus Kostengründen meistens nicht wirtschaftlich umsetzbar.
Dachausrichtung & Dachform
Die Eignung eines Daches für eine Photovoltaik Anlage hängt von mehreren Faktoren, wie beispielsweise der Dachform, der Neigung, der Ausrichtung, der Verschattung und der Statik des Dachs, ab.
Eine nach Süden ausgerichtete Anlage produziert mittags die meiste Energie, eine nach Osten ausgerichtete PV-Anlage hat ihre Erzeugungsspitze morgens und eine nach Westen ausgerichtete PV-Anlage am Nachmittag. Die optimale Dachausrichtung für eine maximale Stromproduktion von 100 % ist nach Süden. Die folgende Tabelle zeigt den Ertrag im Vergleich zur Südausrichtung:
| Dachausrichtung | Ertrag im Vergleich zur Südausrichtung: |
|---|---|
| Südost/Südwest | 90-95 % |
| Ost/West | 75-85 % |
| Nordost/Nordwest | 50-70 % |
| Norden | 40-60 % |
Verschiedene Dachformen
Satteldach
Das Satteldach ist am besten für die Installation einer PV-Anlage geeignet. Die beiden Dachflächen haben meist eine Neigung zwischen 30 und 45 Grad.
Die Montage gestaltet sicher einfach und aufgrund der Schräglage haben die Solarmodule einen sehr guten Selbstreinigungseffekt.
Optimal ist ein nach Süden ausgerichtetes Dach.
Flachdach
Auch ein Flachdach eignet sich gut für die Installation einer PV-Anlage. Die Module können sehr flexibel nach Süden ausgerichtet werden.
Meist erfolgt dies in einem Montagewinkel zwischen 10 und 20 Grad.
Für eine gleichmäßige Stromerzeugung empfiehlt sich eine Ost-West-Aufständerung.
Walmdach
Das Walmdach hat vier Dachflächen mit einer geringeren Dachneigung. Der Vorteil liegt darin, dass mehrere Dachflächen mit PV-Modulen bestückt werden können und so über den Tag verteilt gleichmäßig Strom erzeugt wird.
Pultdach mit Südausrichtung
Ein nach Süden ausgerichtetes Pultdach hat eine Dachneigung zwischen 10 und 30 Grad. Das Pultdach bietet eine sehr große Fläche für PV-Module.
Die verfügbare Dachfläche beeinflusst die maximal installierbare PV-Leistung. Bei Schrägdächern werden zum Beispiel etwa 5 bis 6 Quadratmeter Fläche pro kWp benötigt.
Bei Flachdächern mit Süd-Aufständerung sind zwischen den Modulen aufgrund der möglichen Verschattungen etwa 8 bis 14 Quadratmeter Fläche pro kWp einzuplanen.
Hinzu kommen Verschattungen durch Schornsteine, Satellitenschüsseln oder Entlüftungen über ein Fallrohr auf dem Dach. Auch Verschattungen durch Nachbargebäude und Bäume sollten geprüft werden.
Freiflächen Photovoltaik
Freiflächen werden in Privathaushalten kaum für Photovoltaik genutzt, da viel Gartenfläche bei der Installation von Freiflächen-PV verloren gehen würde.
Hingegen wird meist auf einen Photovoltaik-Zaun gesetzt. Dabei handelt es sich um eine innovative Kombination aus Zaun und Solaranlage. Er besteht aus senkrecht montierten Solarmodulen, die Sonnenenergie in Strom umwandeln und gleichzeitig als Sichtschutz, Grundstücksbegrenzung oder Sicherheitsbarriere dienen.
Dadurch ist die Anlage sehr platzsparend und im Winter kann das Paneel mehr Sonne einfangen. Die bifazialen Module erzeugen nämlich durch die Vorder- und Rückseite Strom.
Photovoltaik auf Freiflächen kann mit dem Anbau von Lebensmitteln auf der selben Freifläche kombiniert werden. Somit wird die Biodiversität auf der bebauten Fläche gesteigert. Die Photovoltaikanlage Schafflerhofstraße wurde z.B. als Agri-Photovoltaik umgesetzt. Freiflächenanlagen eignen sich besonders gut bei größeren Flächen über 0,5ha.
Standort und Sonneneinstrahlung
Je mehr Sonnenenergie ein Modul einfangen kann, desto mehr Strom produziert es. Doch wie beeinflussen Standort, Neigung und Ausrichtung die Leistung?
Die geografische Lage und die damit verbundene Sonneneinstrahlung beeinflussen die Effizienz der PV-Anlage. In südlichen Regionen kann eine kleinere Modulfläche ausreichen, um die gleiche Energiemenge zu erzeugen wie in nördlicheren Regionen.
Auch Dachneigung und -ausrichtung spielen eine Rolle: Eine optimale Südausrichtung und ein Neigungswinkel von etwa 30 bis 35 Grad maximieren den Energieertrag.
Der Ertrag hängt auch von der Jahreszeit ab:
- Sommer (Mai - August): Höchste Erträge (~70% des Jahresertrags)
- Winter (November - Februar): niedrigste Erträge (~10-15 % des Jahresertrages)
Berechnung des Flächenbedarfs einer PV-Anlage
Um den Flächenbedarf für eine PV-Anlage zu berechnen, kann das folgende Verfahren angewendet werden:
Jährlichen Stromverbrauch ermitteln
Anhand der letzten Stromrechnung den durchschnittlichen Jahresverbrauch in kWh ermitteln.
Benötigte PV-Leistung berechnen
Den Jahresverbrauch durch den spezifischen Ertrag der Anlage teilen. Dieser liegt in unseren Breitengraden bei etwa 1.000 kWh pro kWp.
Beispiel: Ein Verbrauch von 4.000 kWh geteilt durch 1.000 kWh/kWp ergibt eine benötigte Leistung von 4 kWp.
Benötigte Modulfläche ermitteln
Die benötigte Leistung muss mit der Fläche pro kWp multipliziert werden.
Bei Schrägdächern sind das etwa 5 bis 6 Quadratmeter pro kWp. Für 4 kWp wären also etwa 20 bis 24 Quadratmeter Dachfläche erforderlich.
Zusätzlich muss in der Garage oder im Technikraum Platz für die Technik vorhanden sein. Der Wechselrichter hat eine Größe von ca. 50x70 cm. Der Batteriespeicher benötigt hingegen mehr Platz. Ein Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität von 16 kWh hat eine Höhe von ca. 130 cm.
Pro 1.000 kWh werden 1,0 bis 1,5 Speicherkapazität benötigt. D.h. für ein Haus mit einem Stromverbrauch von 5.000 kWh sollte ein Batteriespeicher mit einer Speicherkapazität zwischen 5 und 7,5 kWh installiert werden.
Typische Anlagengrößen und Platzbedarf
Einfamilienhaus
Ein durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt mit einem Jahresverbrauch von 4.500 kWh benötigt eine PV-Anlage mit etwa 4,5 kWp.
Dafür ist eine Dachfläche von etwa 22,5 bis 27 Quadratmetern erforderlich.
Gewerbegebäude
Der Energiebedarf variiert stark je nach Branche und Betriebsgröße. Bei einem Jahresverbrauch von 20.000 kWh ist eine Anlage mit 20 kWp sinnvoll, die eine Fläche von etwa 100 bis 120 Quadratmetern benötigt.
Freiflächenanlage
Für größere Projekte, zum Beispiel in der Landwirtschaft, können Anlagen mit 100 kWp und mehr installiert werden. Hierfür ist eine Fläche von mindestens 500 bis 600 Quadratmetern erforderlich.
Fazit
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der Platzbedarf einer Photovoltaikanlage überschaubar ist und eine Installation in vielen Fällen problemlos realisiert werden kann. Bei sorgfältiger Planung und Berücksichtigung der genannten Faktoren kann die Anlage optimal an die individuellen Gegebenheiten angepasst werden. Darüber hinaus ist Photovoltaik umweltfreundlich und bietet viele Vorteile.
