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Aufbau einer Solaranlage

Auf den ersten Blick sind elektrische und thermische Solaranlagen nicht immer voneinander zu unterscheiden. Die bläulich schimmernden Module und Kollektoren auf dem Dach ähneln sich äußerlich in der Form und Größe. Schaut man sich die Technik jedoch nähern an, unterscheidet sich der Aufbau einer Solaranlage zur Strom- oder Wärmeerzeugung grundlegend voneinander. Deshalb an dieser Stelle ein kurze technische Einführung.
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Aufbau einer Solaranlage: Photovoltaik und Solarthermie im Vergleich

Grundsätzlich unterscheidet sich der Aufbau einer Solaranlage zur Strom- oder Wärmegewinnung bereits in der Größe. Photovoltaik Anlagen benötigen weitaus mehr Dachfläche, um einen möglichst hohen Stromertrag zu liefern, als Solarthermieanlagen für die Warmwasserbereitung. Deshalb werden Dächer von Ein- und Zweifamilienhäusern meist komplett mit Photovoltaik Modulen eingedeckt, wohingegen sich die Größe von Solarthermie Anlagen nach der Anzahl der Personen im Haushalt bzw. der zu heizenden Fläche richtet.

Wer sich für beide Systeme entscheiden will, sollte mit einem Fachmann vorab die Dachbelegung genau durchplanen. Wo sollen Photovoltaik Module hin, wo die Solarthermie Kollektoren? Wieviel Platz räumt man den Modulen ein, wieviel den Kollektoren? Und wieviel Platz lässt man noch frei, wenn eines der beiden Systeme später noch hinzugebaut werde soll? Wichtige Entscheidungen, die sich im Nachhinein nicht mehr rückgängig machen lassen. 

Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung

Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung

 

Der Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung unterteilt sich grob in die zwei Hauptbestandteile Module und Netzeinspeisegerät (Wechselrichter). Hinzu kommen ein Montagegestell, um die Module auf dem Dach zu befestigen; Solarkabel, um die einzelnen Komponenten miteinander zu verbinden sowie Stromzähler, die den erzeugten, eingespeisten und selbst verbrauchten Strom messen für die Abrechnung mit dem Netzbetreiber. Optional ergänzt heute immer öfter auch ein Stromspeicher den Aufbau einer Solaranlage.

Module

Beginnen wir bei den Solarmodulen. Hier ist die Auswahl sehr groß. Mono- und polykristalline Module sowie Dünnschichtmodule werden von unzähligen Herstellern national und international gefertigt. Je nach Ausfertigung können Module mit einem Metallrahmen oder auch rahmenlos geliefert werden. Dies hat beim späteren Aufbau der Solaranlage auf dem Dach z.B. Einfluss auf die Verschmutzung und Optik der Modulfläche.

Der gewählte Typ sowie die Anzahl der Solarmodule bestimmt, wieviel Leistung die Photovoltaik Anlage haben wird. Als Faustformel für die Größe rechnet man, dass rund 10m2 Fläche auf einem Schrägdach eine Leistung von 1 Kilowattpeak ergeben (6-9m2 bei monokristallinen Modulen; 7-10m2 bei polykristallinen Modulen sowie 15-20m2 bei Dünnschichtmodulen). 1 Kilowattpeak Leistung erzeugt pro Jahr je nach Region in Deutschland zwischen 900 und 1.200 Kilowattstunden Strom.

Montage

Je nach gewählten Modulen ist beim Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung wichtig, dass die Module ausreichend belüftet werden. Je wärmer sie werden, desto weniger Leistung bringen sie. Spezielle Montagesysteme berücksichtigen diesen Umstand und halten bei Aufbau einer Solaranlage die Module einige Zentimeter von der Dacheindeckung entfernt.

Solarkabel transportieren den erzeugten Strom weiter zum Wechselrichter, wo der erzeugte Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Hier sollte auf die Qualität der Kabel, die Qualität der Steckerverbinder sowie die Länge der Leistungswege geachtet werden. Kurze Leistungswege sind grundsätzlich zu empfehlen, um die Materialkosten und Leitungsverluste gering zu halten.

Wechselrichter

Der Wechselrichter / Netzeinspeisegerät ist das Herz einer Solaranlage. Seine Aufgabe innerhalb des Aufbau einer Solaranlage ist es, den von den Modulen kommenden Gleichstrom möglichst effizient und ohne große Verluste in Wechselstrom umzuwandeln und ins Netz einzuspeisen. Denn erst Wechselstrom kann ins Netz eingespeist oder im Haushalt verbraucht werden. Welcher Wechselrichter in Frage kommt, hängt von den verwendeten Modulen, ihrer Leistung und ihrer Verschaltung ab.

Stromspeicher

Stromspeicher ergänzen immer öfter schon den Aufbau einer Solaranlage. Sowohl bei Bestands­anlagen, als auch bei Neuanlagen um den erzeugten Solarstrom in größeren Mengen selbst zu verbrauchen. Die Auswahl eines Speichers hängt davon ab, auf welche Speichertechnologie man setzt (Blei oder Lithium) und wie der Speicher in den bestehenden Aufbau einer Solaranlage integriert werden kann. Da Stromspeicher grundsätzlich nur Gleichstrom laden, kann dieser entweder zwischen Modulen und Wechselrichter angeschlossen werden im Gleichstromkreis. Oder hinter dem Wechselrichter im Wechselstromkreis, was vor allem bei Nachrüstungen in Frage kommt. Denn hier hat der Speicher einen eigenen Batteriewechselrichter, der den Strom zum Laden noch einmal umwandelt.

Aufbau einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung

Aufbau einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung

 

Die zwei Hauptbestandteile im Aufbau einer Solaranlage zur Warmwassererzeugung sind die Kollektoren auf dem Dach sowie der Speicher, der die gewonnene Wärme vorhält. Hinzu kommen Solarrohre, in denen die Wärme mittels einer Flüssigkeit vom Kollektor zum Speicher transportiert wird; eine Pumpe, die die Zirkulation bewirkt sowie ein Solarregler als zentrale Steuerungseinheit. 

Da eine Solarthermie Anlage sowohl Wärme für die Trinkwasserbereitstellung als auch für die Heizung liefern kann ist dies die erste Entscheidung, die vor dem Kauf einer Solarthermie Anlage getroffen werden muss. Nach ihr richtet sich die Dimensionierung der Kollektoren und des Speichers.

Kollektoren

Ähnlich wie beim Aufbau einer Solaranlage zur Stromerzeugung stehen auch bei der Wärme­gewinnung drei unterschiedliche Kollektor-Typen zur Auswahl: Flachkollektoren, Röhrenkollektoren und Luftkollektoren. Luftkollektoren werden jedoch ähnlich wie Dünnschichtmodule für den privaten Anwendungsbereich kaum eingesetzt.

So sind es hauptsächlich Flach- und Röhrenkollektoren, die für private und gewerbliche Zwecke zum Einsatz kommen. Röhrenkollektoren sind etwas teurer als Flachkollektoren, da sie leistungsfähiger sind. Die notwendige Kollektorfläche bei Aufbau einer Solaranlage kann mit Röhrenkollektoren deshalb etwas geringer ausfallen.

Für die Warmwasserbereitung richtet sich die Größe des Kollektorfeldes nach der Anzahl der Personen im Haushalt. Soll die Solarthermie Anlage auch die Heizung unterstützen ist die Wohnfläche ausschlaggebend. So werden pro Person rund 1 - 1,3 m2 mit Flachkollektoren bzw. 0,8 bis 1 m2 mit Röhrenkollektoren gebraucht. Pro 10 m2 Wohnfläche geht man von 1 m2 Quadratmeter Flachkollektoren bzw. 0,5 m2 Röhrenkollektoren aus.

Wärmespeicher

Je nach Aufbau einer Solaranlage zur Warmwasserbereitung und / oder Heizungsunterstützung muss der Wärmespeicher ein bestimmtes Fassungsvermögen an Wasser haben. Bereitet die Solarthermie Anlage nur warmes Wasser, rechnet man mit 60 bis 80 Litern pro Person. Wird die Heizung unterstützt, muss der Speicher rund 50 Liter pro Quadratmeter Flachkollektorfläche plus 50 Litern Warmwasserbedarf pro Person fassen. 

Ein Fachmann sollte deshalb beurteilen, wie das benötigte Speichervolumen bei einer Nachrüstung in die bestehende Heizungsanlage am besten integriert werden kann. So kann entweder zu einem bereits bestehenden Pufferspeicher ein Warmwasserspeicher für die Solarthermie Anlage hinzu gestellt werden als Zwei-Speicher-Lösung. Oder die Wärmespeicherung wird in einem Gerät, einem Kombispeicher mit Solarthermie Einbindung, zusammengefasst.

Da jeder Solarteur andere Verträge mit Lieferanten schließt, wird jeder den Aufbau einer Solaranlage mit unterschiedlichen Komponenten anbieten. Lassen Sie sich deshalb von mehr als einem Fachbetrieb beraten, um einen Eindruck zu bekommen, wie die technische Umsetzung aussehen kann.

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Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com
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