Angefangen hat bei mir alles mit einem simplen Balkonkraftwerk. Ein, zwei Module auf dem Balkon, einstecken, fertig. Genau dieses kleine Erfolgserlebnis hat mich auf den Geschmack gebracht. Kurze Zeit später kam die Wärmepumpe dazu – und als die stand, war für mich klar: Ich möchte meine PV-Anlage selbst planen.
Mein Einstieg war ein Solarway-Balkonkraftwerk mit 1.000 Wp Modulleistung und 800-W-Wechselrichter. Für mich war das ein unkomplizierter Weg, erste eigene Erfahrungen mit Photovoltaik, Eigenverbrauch und der tatsächlichen Leistung von Solarmodulen zu sammeln.
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Am Ende wurde daraus eine 8,46-kWp-Anlage mit 18 Modulen à 470 Watt, einem Hybridwechselrichter von GoodWe und einem Batteriespeicher. Alles selbst geplant, selbst beschafft und einen großen Teil davon auch selbst montiert.
In dieser Artikelserie nehme ich dich mit durch genau diesen Weg. Wenn du ebenfalls eine PV-Anlage selbst planen möchtest, erfährst du im ersten Teil, welche Komponenten du brauchst und wie sie zusammenhängen. Im zweiten Teil geht es um Beschaffung und Kosten. Im dritten Teil geht es um die entscheidende Frage: Was kannst du selbst machen und wo brauchst du einen Fachbetrieb?
PV-Anlage selbst planen: Meine Anlage im Überblick
| Komponente | Meine Anlage |
|---|---|
| PV-Module | 18 × 470 W AIKO |
| Gesamtleistung | 8,46 kWp |
| Wechselrichter | GoodWe GW10KN-ET Plus 16A |
| Wechselrichterleistung | 10 kW |
| Batteriespeicher | GoodWe Lynx Home D 5.0-10 |
| Speicherkapazität | 5 kWh |
| Montage | Auflast-System auf dem Flachdach |
| Ausrichtung | Süd |
Module: Die Fläche, die den Strom erzeugt
Die Module sind der Teil der Anlage, der den Strom tatsächlich erzeugt. Am Markt dominieren heute monokristalline Module. Gegenüber älteren polykristallinen Modulen bieten sie einen höheren Wirkungsgrad und benötigen dadurch weniger Dachfläche für dieselbe installierte Leistung.
Der Wirkungsgrad aktueller Module liegt meist im Bereich von etwa 20 bis 23 %. Wenn du eine PV-Anlage selbst planen willst, ist die reine Prozentzahl aus dem Datenblatt aber nur ein Teil der Betrachtung. Entscheidend ist auch, wie viel Leistung ein einzelnes Modul liefert – angegeben in Watt Peak, kurz Wp.
Ich habe mich für 18 Module mit jeweils 470 Watt entschieden, konkret für das AIKO-A-MAH54Dw Neostar 2P+ in Glas-Glas-Ausführung mit schwarzem Rahmen. Zusammen ergeben die 18 Module genau 8.460 Watt Peak, also 8,46 kWp. Für die Module habe ich rund 970 € inklusive Staffelrabatt bei größerer Stückzahl bezahlt.
Die Glas-Glas-Bauweise ersetzt dabei die klassische Kombination aus Glas und rückseitiger Folie. Sie bringt unter anderem Vorteile bei Robustheit und Langzeitbeständigkeit, allerdings auch etwas mehr Gewicht. Bei einem Flachdach mit Auflast-Montage ist das ein Punkt, den man bei der Planung berücksichtigen sollte.
Die gewählte Modulgröße war für mich ein guter Kompromiss: groß genug für eine ordentliche Leistung pro Modul, aber noch handhabbar genug für die Montage in Eigenleistung. Wie viele Module tatsächlich auf ein Dach passen, hängt von der verfügbaren Fläche, der Ausrichtung, den Abständen und der gewählten Unterkonstruktion ab. Bei mir ergaben sich die 18 Module aus der nutzbaren Dachfläche und dem gewünschten Zielwert von rund 8,5 kWp.
Wechselrichter: Das Herzstück der Anlage
Der Wechselrichter übernimmt eine zentrale Aufgabe: Er wandelt den Gleichstrom der PV-Module in Wechselstrom um, den du im Haus nutzen oder ins öffentliche Netz einspeisen kannst.
Bei klassischen PV-Anlagen begegnen dir dabei vor allem drei Konzepte:
- String-Wechselrichter – mehrere Module werden zu einem oder mehreren Strings zusammengeschaltet und zentral über einen Wechselrichter betrieben. Das ist bei vielen klassischen Dachanlagen der Standard.
- Mikrowechselrichter – jedes Modul oder Modulpaar besitzt einen eigenen kleinen Wechselrichter. Das kann insbesondere bei unterschiedlichen Ausrichtungen oder Teilverschattung interessant sein, ist pro installierter Leistung aber häufig teurer.
- Hybridwechselrichter – ein Wechselrichter, der neben der PV-Erzeugung auch die Einbindung eines Batteriespeichers unterstützt. Dadurch können PV-Anlage, Hausverbrauch und Batteriespeicher in einem System zusammenspielen.
Für meine Anlage war die Entscheidung relativ schnell gefallen: Ich wollte von Anfang an einen Batteriespeicher integrieren. Deshalb habe ich mich für einen Hybridwechselrichter von GoodWe entschieden – konkret den GW10KN-ET Plus 16A aus der ET-Serie.
Das Gerät bietet 10 kW AC-Nennleistung. Zur Anlage gehört bei mir außerdem ein separates GoodWe GM3000 Smart Meter. Es erfasst am Netzanschlusspunkt, ob gerade Strom aus dem Netz bezogen oder eingespeist wird, und übermittelt diese Informationen an den Wechselrichter. Gerade für das Zusammenspiel aus PV-Anlage, Batteriespeicher und Hausverbrauch ist diese Messung wichtig.
Für die Kommunikationsverbindung zwischen Smart Meter und Wechselrichter habe ich bei meiner Installation ein geschirmtes CAT-7-Verlegekabel verwendet. Gerade wenn Wechselrichter und Messpunkt nicht direkt nebeneinander liegen, sollte diese Verbindung bei der Planung nicht vergessen werden.
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Wie die Kommunikation zwischen Wechselrichter und Batterie am Ende technisch lief – inklusive eines hartnäckigen Kommunikationsfehlers, den ich lösen musste – beschreibe ich ausführlich in meinem Artikel zum GoodWe-Wechselrichter und Batteriespeicher.
Warum 10 kW Wechselrichter bei 8,46 kWp PV?
Auf den ersten Blick wirkt die Kombination ungewöhnlich: 8,46 kWp Modulleistung stehen bei mir einer Wechselrichter-Nennleistung von 10 kW gegenüber. In vielen PV-Anlagen ist es genau umgekehrt – dort wird mehr PV-Leistung installiert als der Wechselrichter auf der AC-Seite maximal ausgeben kann.
Bei mir war die Entscheidung allerdings schnell getroffen: Der 10-kW-Wechselrichter war zum Zeitpunkt meines Kaufs im Angebot und kostete genauso viel wie die kleinere 8-kW-Variante. Wenn ich also zum gleichen Preis die größere Ausführung bekommen konnte, gab es für mich wenig Grund, die kleinere Variante zu nehmen.
Gleichzeitig bietet mir die zusätzliche Leistung etwas Reserve für eine mögliche spätere Erweiterung der PV-Anlage. Sollte ich irgendwann weitere Module installieren, muss der Wechselrichter dadurch nicht zwangsläufig ebenfalls ausgetauscht werden. Die Kombination aus gleichem Preis und zusätzlicher Leistungsreserve hat die Entscheidung für den 10-kW-Wechselrichter für mich letztlich sehr einfach gemacht.
Batteriespeicher: AC- oder DC-gekoppelt?
Beim Batteriespeicher kommt eine weitere wichtige Entscheidung hinzu: Wie wird der Speicher in das System eingebunden?
- DC-gekoppelt – die Batterie wird auf der Gleichstromseite des Systems eingebunden, typischerweise über einen Hybridwechselrichter. Dadurch lassen sich zusätzliche Umwandlungsschritte vermeiden, was die Verluste reduzieren kann. Gleichzeitig muss der Speicher mit dem verwendeten Wechselrichter und dessen Batterieschnittstelle kompatibel sein.
- AC-gekoppelt – die Batterie verfügt über einen eigenen Batteriewechselrichter und wird auf der Wechselstromseite des Hauses eingebunden. Das kann bei einer späteren Nachrüstung flexibler sein, bringt durch zusätzliche Umwandlungsschritte aber auch zusätzliche Verluste mit sich.
Mit meinem Hybridwechselrichter war die DC-Kopplung für mich die naheliegende Lösung. Wechselrichter und Speicher stammen aus demselben System und sind aufeinander abgestimmt. Dadurch musste ich mir bei der Kompatibilität zwischen beiden Komponenten deutlich weniger Gedanken machen.
Bei der Kapazität habe ich mich bewusst nicht für die größtmögliche Ausbaustufe entschieden, sondern zunächst für einen GoodWe Lynx Home D 5.0-10 mit 5 kWh Kapazität. Dafür habe ich rund 1.189 € bezahlt.
Warum gerade 5 kWh und ob sich ein größerer Speicher tatsächlich lohnt, ist eine eigene Rechnung. Wie sich die Speicherkapazität auf die Wirtschaftlichkeit meiner Anlage auswirkt, zeige ich deshalb ausführlich in meinem Artikel zur PV-Amortisation in Home Assistant.
PV-Anlage selbst planen: Unterkonstruktion und Flachdach
Die Unterkonstruktion hält die Module am Dach und unterscheidet sich je nach Dachtyp erheblich. Ein Ziegeldach, ein Trapezblechdach und ein Flachdach stellen jeweils andere Anforderungen an Befestigung, Statik und Montage.
Bei mir liegt die Anlage auf dem Flachdach der Garage. Deshalb habe ich mich für ein Auflast-System entschieden. Die Unterkonstruktion wird dabei nicht durch die Dachhaut verschraubt, sondern durch ihr Eigengewicht und zusätzliche Beschwerung gegen Verrutschen und Abheben gesichert.
Konkret habe ich mich für das System Solamount entschieden – eine bohrfreie Flachdach-Halterung für jeweils sechs Solarmodule, ausgelegt für Module im Leistungsbereich von 440 bis 500 Watt und für Süd- oder Ost-West-Ausrichtungen. Für meine 18 Module benötigte ich entsprechend drei Sets. Bezogen über SolarSale24 kamen dafür zusammen rund 498 € zusammen.
Der große Vorteil eines solchen Systems liegt für mich auf der Hand: Die Dachhaut bleibt unversehrt. Es müssen keine Befestigungspunkte durch die Abdichtung geführt werden, wodurch eine potenzielle Schwachstelle entfällt.
Der entscheidende Punkt ist allerdings die Statik. Die zusätzliche Auflast muss vom Dach sicher getragen werden können. Gerade bei einem Flachdach darf man deshalb nicht einfach Module und Beschwerung bestellen und erst anschließend überlegen, ob das Dach dafür ausgelegt ist. Das sollte vorab geprüft beziehungsweise bei Bedarf statisch beurteilt werden.
Auch das Gewicht der Glas-Glas-Module habe ich deshalb bei meiner Planung berücksichtigt. Ein paar Kilogramm Unterschied pro Modul summieren sich bei 18 Modulen schnell zu einer relevanten zusätzlichen Dachlast.
Ein weiterer Punkt, den viele Einsteiger unterschätzen: Module und Unterkonstruktion müssen nicht zwingend vom selben Anbieter stammen. Ich habe beides bewusst getrennt beschafft, weil ich dadurch bei beiden Komponenten gezielt nach dem für meine Anlage passenden Produkt suchen konnte. Mehr dazu folgt im zweiten Teil der Serie, wenn es um Bezugsquellen und Kosten geht.
Zähler, Netzanschluss und die neue Unterverteilung
Mit Modulen, Wechselrichter und Speicher ist die Anlage allerdings noch lange nicht komplett. Sobald eine PV-Anlage mit dem Hausnetz verbunden und Energie ins öffentliche Netz eingespeist werden soll, kommen weitere elektrische Komponenten und Anforderungen hinzu.
Unter anderem muss die Messtechnik den Energiefluss in beide Richtungen erfassen können. Welche konkrete Zählertechnik eingesetzt wird, hängt vom Messkonzept und vom zuständigen Messstellenbetreiber ab. Auch der vorhandene Zählerschrank und die elektrische Infrastruktur müssen für die geplante Anlage geeignet sein.
Für die Auswertung von Netzbezug, Einspeisung und PV-Erzeugung in Home Assistant nutze ich getrennte Messwerte. Warum der reine Netzbezug dabei oft nicht ausreicht und wie sich die Werte sinnvoll kombinieren lassen, zeige ich in meinem Artikel Reale Leistungsmessung vs. Netzbezug in Home Assistant.
Zur Inbetriebnahme gehören außerdem Anmeldung und Registrierung. Einen guten Überblick dazu bietet die Bundesnetzagentur mit ihren Informationen zu Anmeldung, Anschluss und Registrierung von Solaranlagen.
Bei mir kam noch ein Punkt dazu, den ich vor der Planung unterschätzt hatte: Die bestehende Elektroinstallation in der Garage, in der Wechselrichter und Speicher stehen, war für das Vorhaben schlicht nicht ausgelegt.
Deshalb musste dort zunächst eine neue Unterverteilung aufgebaut werden. Dazu gehörten unter anderem eigene Absicherungen für die entsprechenden Stromkreise, ausreichend dimensionierte Leitungen und die erforderlichen Trenn- und Schutzeinrichtungen.
Dieser Aufwand taucht in einer ersten Kalkulation schnell nicht auf. Wer nur Module, Wechselrichter und Speicher zusammenrechnet, hat eben noch keine vollständige PV-Anlage kalkuliert. Je nach Zustand der vorhandenen Elektroinstallation kann eine zusätzliche Unterverteilung deshalb sowohl finanziell als auch zeitlich relevant werden.
Kabel und Kleinteile: Die unterschätzte Position
Module, Wechselrichter, Speicher und Unterkonstruktion sind die großen und sichtbaren Posten. Was bei der ersten Kalkulation dagegen gerne untergeht, sind die vielen kleineren Komponenten, die eine funktionierende Anlage erst möglich machen.
Bei meiner Anlage kamen neben den großen Komponenten deshalb noch einige kleinere Beschaffungen hinzu. Dazu gehörten unter anderem Solarkabel, PV-Steckverbinder und Klemmen für die Unterkonstruktion. Gerade bei der Eigenplanung lohnt es sich, diese frühzeitig auf die Einkaufsliste zu setzen.
6-mm²-Solarkabel
Für die DC-Verkabelung habe ich 6-mm²-Solarkabel vom Typ H1Z2Z2-K verwendet. Bei der Auswahl sollte nicht einfach irgendein Kabel mit passendem Querschnitt genommen werden. Entscheidend ist, dass die Leitung für den Einsatz in Photovoltaikanlagen und die jeweiligen elektrischen und äußeren Bedingungen geeignet ist.
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PV-Steckverbinder
Auch die passenden Steckverbinder gehören zu den Dingen, die in einer ersten Materialliste schnell fehlen. Für meine Anlage habe ich ein Set aus männlichen und weiblichen PV-Steckverbindern verwendet.
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Bei Steckverbindern ist allerdings wichtig, nicht nur darauf zu achten, ob zwei Teile mechanisch zusammenpassen. Die verwendeten Komponenten müssen für den jeweiligen Einsatz geeignet und fachgerecht verarbeitet sein.
Klemmen für die Unterkonstruktion
Für meine Unterkonstruktion habe ich außerdem entsprechende Klemmen für die elektrische Einbindung der metallischen Konstruktion verwendet. Welche Maßnahmen zum Potentialausgleich beziehungsweise zur Erdung bei einer konkreten Anlage erforderlich sind, hängt vom jeweiligen Aufbau und Schutzkonzept ab. Meine Ausführung sollte deshalb nicht ungeprüft auf eine andere PV-Anlage übertragen werden.
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Zusammen mit weiteren Leitungen, Befestigungsmaterial und elektrischem Kleinmaterial entsteht daraus eine Kostenposition, die einzeln unspektakulär wirkt, sich in Summe aber durchaus bemerkbar macht. Im zweiten Teil der Serie findest du deshalb auch diese Position in meiner tatsächlichen Kostenaufstellung wieder.
Die hier verlinkten Produkte sind keine pauschalen Empfehlungen für jede PV-Anlage, sondern Komponenten, die ich bei meinem eigenen Aufbau verwendet habe. Ob Kabelquerschnitt, Steckverbinder oder andere Bauteile für eine konkrete Anlage geeignet sind, muss anhand der jeweiligen Planung beurteilt werden.
PV-Anlage selbst planen: So spielen die Komponenten zusammen
Am Ende ist eine PV-Anlage kein Baukasten aus beliebig kombinierbaren Einzelteilen. Jede Komponente muss zu den anderen passen – elektrisch, mechanisch und hinsichtlich der geplanten Leistung.
- Die Anzahl der Module pro String muss zu den zulässigen Spannungs- und Strombereichen des Wechselrichters passen.
- Die Gesamtleistung der Module und die AC-Nennleistung des Wechselrichters sollten sinnvoll aufeinander abgestimmt sein.
- Bei einer DC-gekoppelten Batterie müssen Speicher und Wechselrichter miteinander kompatibel sein.
- Unterverteilung, Schutz- und Trenneinrichtungen müssen zur geplanten Anlage passen.
- Die Kabelquerschnitte müssen zur Leistung, zur Leitungslänge und zur jeweiligen Anwendung passen.
- Bei einer Auflast-Montage müssen Dachstatik, Unterkonstruktion und zusätzliche Beschwerung zusammen betrachtet werden.
Genau an dieser Stelle zeigt sich, warum viele Betreiber am Ende doch einen Fachbetrieb beauftragen: Die einzelnen Komponenten sind für sich genommen überschaubar. Die eigentliche Herausforderung liegt darin, daraus ein technisch stimmiges Gesamtsystem zu planen.
Wie ich als technisch versierter Heimwerker an diese Planung herangegangen bin, welche Komponenten ich wo gekauft habe und an welchen Stellen ich bewusst einen Fachmann eingebunden habe, darum geht es in den nächsten beiden Teilen dieser Serie.
Fazit: PV-Anlage selbst planen und sinnvoll umsetzen
Eine PV-Anlage besteht aus deutlich mehr Einzelteilen, als der erste Blick vermuten lässt. Neben den offensichtlichen Komponenten – Module, Wechselrichter und Speicher – kommen Unterkonstruktion, Verkabelung, Kommunikationsleitungen, Schutz- und Schalttechnik sowie je nach vorhandener Installation weitere elektrische Komponenten hinzu.
Eine PV-Anlage selbst planen bedeutet deshalb vor allem, alle Komponenten technisch sinnvoll aufeinander abzustimmen. Bei meiner eigenen Anlage habe ich die Teile bewusst einzeln zusammengestellt und einen großen Teil der Montage selbst übernommen. Das hat mir nicht nur Kosten gespart, sondern vor allem die Möglichkeit gegeben, die Anlage genau so aufzubauen, wie ich sie für mein Haus und meine spätere Home-Assistant-Integration haben wollte.
Woher ich die einzelnen Komponenten bekommen habe, was sie tatsächlich gekostet haben und wie groß der Preisunterschied zu einem Komplettpaket vom Fachbetrieb ausfällt, zeigt der zweite Teil dieser Serie.
Weiter geht’s: PV-Anlage Teil 2: 264 € statt 1.200 € pro kWp – mein Weg zu den Komponenten