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Lebens- und Nutzungsdauer einer Photovoltaikanlage und ihrer Anlagenteile

Wie viele Jahre ist eine Photovoltaikanlage nutzbar? Wie lange halten die einzelnen Anlagenkomponenten?

Die Nutzungsdauer einer Photovoltaikanlage ist abhängig von der jeweiligen Lebensdauer der einzelnen Komponenten wie der PV-Module, dem Wechselrichter sowie dem Montagegestell.

Wie lange das System nutzbar ist hängt zudem von einer fachgerechten Planung und Auslegung, der Ausführungsqualität der Montage und Elektroinstallation sowie der laufenden Wartung und Kontrolle ab.

Insgesamt ist mit einer Nutzungs- und Lebensdauer einer Photovoltaikanlage von etwa 30 Jahren zu rechnen.

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Nutzungsdauer und Leistungsdegradation von Solarzellen

Lineare und zweistufige Leistungsgarantie für Solarmodule entsprechend der Nutzungsdauer. (Grafik: energie-experten.org)
Lineare und zweistufige Leistungsgarantie für Solarmodule entsprechend der Nutzungsdauer. (Grafik: energie-experten.org)

Die Nutzungsdauer von Solarmodulen unterscheidet sich je nach der Solarzellentechnik. So beträgt die Lebensdauer von amorphen Solarzellen in der Regel etwa 20 bis 25 Jahre. Bei kristallinen Solarzellen geht man sogar von einer Nutzungsdauer von bis zu 30 Jahren aus. Organische Photovoltaikzellen, die noch relativ neu am Markt sind, weisen trotz eines höheren Wirkungsgrades eine deutlich geringere Lebensdauer auf.

Charakteristisch für die Lebensdauer von Solarzellen ist deren abnehmende Leistung mit zunehmender Betriebsdauer (Leistungsdegradation). Nach etwa 20 Jahren erreichen die Solarzellen häufig nur noch 90% des ursprünglichen Solarstromertrags bei gleicher Lichteinstrahlung. Inwieweit sich Solarzellen eines jeweiligen Herstellers abnutzen, lässt sich in der Praxis häufig an der Herstellergarantie erkennen, die z. B. nach 10 Jahren 90% der Leistung und nach 20 Jahren noch 80% der Leistung zusichert.

Einflussfaktoren auf die Betriebsdauer eines Wechselrichters

Die geschätzte Lebensdauer eines Solar-Wechselrichters beläuft sich auf ungefähr zehn Jahre ab dem Zeitpunkt der Inbetriebnahme. Es gibt jedoch auch Beispiele von Wechselrichtern, die mehr als 15 Jahre halten. Zu den betriebsbedingten Faktoren, die die Lebensdauer verkürzen, zählen zu hohe interne Temperaturen und elektrische Überbelastungen. Zu den externen Belastungsfaktoren zählen u.a. Überspannungen durch z. B. Blitzschläge. Zudem hat die Verschaltung der Module Einfluss auf die Nutzungsdauer des Wechselrichters: Je besser die Konfiguration der, desto länger hält der Wechselrichter. Die typische Garantiedauer von Wechselrichtern beträgt zwischen 5 und 10 Jahren und kann je nach Hersteller gegen einen Aufpreis verlängert werden.

Ladezyklen und Entladetiefe von Solarstromspeichern

Die Nutzungsdauer von Solarstromspeichern werden in der Regel nicht in Jahren angegeben, sondern anhand der Anzahl der Ladezyklen als auch der jeweiligen Entladetiefe definiert. Diese Faktoren unterscheiden sich je nachdem, ob eine Blei-Säure-Batterie oder ein Lithium-Ionen-Akku zum Einsatz kommt.

Bei Blei-Säure-Batterie wird im Gegensatz zum Lithium-Ionen-Akku der Elektrolyt beim Be- und Entladen immer weiter aufgebraucht. Die mögliche Entladetiefe nimmt daher mit andauerndem Betrieb weiter ab. Diese Blei-Akkus weisen daher auch nur etwa 1.500 bis 2.000 Ladezyklen auf, sodass man bei rund 200 Ladezyklen pro Jahr von einer maximalen Nutzungsdauer von etwa 10 Jahren ausgeht.

Lithium-Ionen-Batterien weisen hingegen rund 6.000 Ladezyklen bei einer Entladungstiefe von 90% auf. Bei einer privaten Nutzung in Kombination mit einer PV-Anlage können Lithium-Ionen eine Lebensdauer von etwa 20 Jahren aufweisen.

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Lebensdauer von Montagesystemen und PV-Gestellen

Die Gestelle und Montagesysteme von Dachanlagen sind heute meistens aus Aluminium oder Edelstahl und weisen eine sehr lange Lebensdauer von über 30 Jahren auf, sodass Hersteller auf diese Anlagenkomponenten häufig Garantien von 5 bis 10 Jahren gewähren. Aufgrund der UV-Lichteinstrahlung, Temperaturschwankungen und sonstigen Witterungseinflüssen sollten jedoch nur spezielle UV beständige Solarkabel eingesetzt werden.

Trotz des Einsatzes korrosionsfreier Materialien wie Strangpressprofile aus Aluminium sowie Verbindungs- und Befestigungsmitteln aus nichtrostenden Stählen kann nicht immer über die gesamte Nutzungsdauer einer Photovoltaikanlage von einem wartungsfreien Betrieb ausgegangen werden. Insbesondere sind Unterhaltungskosten für die Ausbesserung des Korrosionsschutzes im Laufe des Nutzungszyklus einzuplanen. Ursächlich sind vielfach die Kombination unterschiedlicher Metallwerkstoffe als auch chloridinduzierte Korrosion bei Standorten in unmittelbarer Meeresnähe oder im Salzsprühnebelbereich von Straßen.

Planung, Montage, Wartung und Anlagenüberwachung

Wie hoch die Lebensdauer einer Solarstromanlage insgesamt ist, hängt neben der Qualität der verwendeten Anlagenkomponenten auch von der Planung und der Qualität der Montage des ausführenden Solarbetriebes ab. Um eine möglichst lange Nutzungsdauer zu gewährleisten sollte diesbezüglich insbesondere auf eine dem Stand der technischen Regeln entsprechende Ausführung hinsichtlich Statik, Blitzschutz etc. geachtet werden. Eventuell sollte im Sinne der Qualitätssicherung ein externer Fachmann die Inbetriebnahme der Anlage begleiten.

Daneben spielt natürlich der richtige Betrieb eine gewichtige Rolle. Für eine maximale Nutzungsdauer der Anlage sind dabei insbesondere eine regelmäßige Wartung und Anlagenüberwachung von besonderer Bedeutung. Laut VDE-Vorschriften für elektrische Installationen sollte die Anlage etwa alle zwei Jahre von einem Fachmann überprüft und gewartet werden. Während des Betriebs der Anlage kann ein Monitoringsystem helfen, Fehler umgehend zu erkennen. Dies verlängert nicht nur die Lebensdauer, sondern hilft auch, Schwachstellen aufzudecken und Mindererträge zu vermeiden.

Einfluss der Nutzungsdauer auf die Energierücklaufzeit

Letztlich hat die Nutzungsdauer der Photovoltaikanlage nicht nur einen Einfluss auf die Berechnung der Wirtschaftlichkeit, sondern auch auf die Umweltfreundlichkeit der Anlage. Diese wird in der Regel als Energy Pay Back Time (EPBT) angegeben und definiert den Zeitraum, in dem die PV-Anlage die zur Herstellung der Anlage als auch zum Recycling aufzuwendende Energie erzeugt hat.

Die Energierücklaufzeit für Solarzellen betrug in 2011 für einen Standort in Deutschland durchschnittlich etwa 2 Jahre. Bei einer Lebensdauer einer Solarzelle von mindestens 20 Jahren erzeugt diese dann 10-mal mehr Energie als zu ihrer Herstellung und Entsorgung benötigt wurde. Bezogen auf die ganze Anlage und deren Lebens- und Nutzungsdauer geht man von einer Energierücklaufzeit von ca. 3 Jahren aus.

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"Lebens- und Nutzungsdauer einer Photovoltaikanlage" wurde am 14.03.2016 das letzte Mal aktualisiert.