PV-Anlage: Wirtschaftlichkeit und Rendite steigern

Der Kauf einer Solaranlage hängt mit großen Investitionen zusammen. Damit es zu keiner „Fehlinvestition“ kommt, müssen Rendite und PV-Anlagen-Planung aufeinander abgestimmt werden. Wie wird die Wirtschaftlichkeit einer Anlage gemessen? Welche Faktoren beeinflussen die Rendite?

• Die Stromgestehungskosten stellen einen Kennwert der Wirtschaftlichkeit dar.
• Die Anschaffungsinvestition für Bau und Installation bildet den Großteil der Gesamtkosten.
• Rendite PV-Anlage bewerten: Eine PV-Anlage rentiert sich, wenn die Gesamtkosten kleiner als die Einnahmen/ Einsparungen während der Lebensdauer sind.
  • Auf Basis des EEG 2021 ist ein wirtschaftlicher Betrieb bei Volleinspeisung und Einspeisevergütung nicht möglich.
  • Gesetzliche Bestimmungen beeinflussen die Rendite der verschiedenen Auslegungsziele (Volleinspeisung, Eigenverbrauch).
  • Effiziente und leistungsstarke Technik kostet in der Anschaffung tendenziell mehr, zahlt sich aber durch eine größere Stromproduktion häufig aus.
• Weitere Faktoren zur PV-Rendite: Batteriespeicher verringern die Renditen bei kleinen und mittleren Photovoltaikanlagen (Stand: Juni 2022).
• Gesetzliche Veränderungen und Marktentwicklungen wirken stark auf die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen, so beispielsweise die Änderungen zur Höhe der Einspeisevergütung.

Ein Kennwert der Wirtschaftlichkeit sind die Stromgestehungskosten (LCOE) von PV-Anlagen. Die Stromgestehungskosten ergeben sich aus dem Verhältnis von Gesamtkosten (€) zu Stromproduktion (kWh). Dabei wird jeweils die wirtschaftliche Nutzungsdauer der Komponenten berücksichtigt. Die Stromgestehungskosten lassen sich durch die Division der Gesamtkosten durch die elektrische Energieproduktion gemäß nachfolgender Formel ermitteln:

\(LCOE = \frac{\sum_{i=1}^{n}\frac{(I_t+M_t)}{(1+r)}}{\sum_{i=1}^{n}\frac{(E_t)}{(1+r)^t}} \)

Wobei I die Investitionskosten in Jahr t, M die Wartung- und Instandhaltungskosten in Jahr t, E die elektrische Energieproduktion in Jahr t, r die Diskontierungsrate und n die Lebensdauer der betrachteten Anlage sind.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) veröffentlicht mindestens einmal pro Jahr „Aktuelle Fakten zu Photovoltaik“. In der Fassung vom 01.05.2022 führt das ISE die Kostenstruktur von Solaranlagen auf. Die Gesamtkosten einer PV-Anlage setzen sich zu einem großen Teil aus den folgenden Bestandteilen zusammen:

• Anschaffungsinvestition für Bau und Installation der Anlage
• Finanzierungsbedingungen (Eigenkapitalrendite, Zinsen, Laufzeiten)
• Betriebskosten (Versicherung, Wartung, Reparatur)
• Rückbaukosten

Die jährlichen Betriebskosten einer Photovoltaikanlage belaufen sich auf 1 bis 2 % der Investitionskosten. Auch die Finanzierungskosten machen nur einen geringen Anteil an den Gesamtkosten aus. Im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit ist die Anschaffungsinvestition in die Solarmodule und die weiteren Komponenten (Balance of System (BOS)) ausschlaggebend.

Die Preise für PV-Module sind zwischen 2010 und 2020 um 90 % gesunken. Während der Anteil der Solarmodule an den Systemkosten für Aufdachanlagen 2010 noch bei 63 % lag, bestimmen 2020 vor allem die zusätzlichen Systemkomponenten (BOS) mit 60 % die Systemkosten (Quelle: BSW-Solar). Nach Angaben des Fraunhofer ISE liegen die durchschnittlichen Stromgestehungskosten für Aufdachanlagen zwischen 6 und 11,5 ct/kWh.

Sind die Stromgestehungskosten berechnet, können sie entweder mit den Einnahmen oder den eingesparten Netzbezugskosten durch die PV-Anlage verglichen werden. Für die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage ergeben sich folgende Strategien:

Die Einnahmen ergeben sich durch Überschuss- oder Volleinspeisung und entsprechender Vergütung, Direktvermarktung oder Vergütung nach dem Marktwert für Solar.

Die Kostenersparnisse werden durch den Eigenverbrauch des Stroms möglich. Das Prinzip ist einfach: sind die Stromgestehungskosten geringer als die Netzbezugskosten, ergibt es Sinn, den Eigenverbrauch zu steigern. Je höher die Differenz von Stromgestehungskosten der eigenen Photovoltaikanlage zu den Netzbezugskosten, desto rentabler ist der Eigenverbrauch.

Je nach Anlagengröße, Ausrichtung, Auslegung und Dimensionierung zusätzlicher Komponenten ist es sinnvoll, eine der oben genannten Strategien zu verfolgen. Die erste betriebswirtschaftliche Regel lautet: Kosten minimieren und/oder Erträge maximieren.

Die Renditen aus Solarenergie kommen zum einen durch eine maximale Stromproduktion und entsprechend hohen Einnahmen zustande. Zum anderen können, im Vergleich zum vollständigen Netzbezug (ohne PV-Anlage), Kostenersparnisse durch Eigenverbrauch realisiert werden.

Bei geringer Einspeisevergütung und einem geringen Marktwert für Solar wirft eine Anlage höhere Renditen ab, wenn der Eigenverbrauch maximiert wird. Aus dem Grund wurden und werden Anlagengrößen nach Eigenverbrauchsmaximierung und nicht nach Dachflächenpotential dimensioniert.

Die folgende Tabelle gibt den benötigten Eigenverbrauchsanteil nach Stromgestehungskosten und Anlagengröße wieder, nach dem die Solaranlage wirtschaftlich ist. Aus der, durch das Umweltbundesamt beauftragten, Studie "Wirtschaftlichkeit von Photovoltaik-Dachanlagen" geht hervor, dass sich Volleinspeisung nach dem EEG 2021, unabhängig der Anlagengröße, nicht lohnt (Stand April 2021).

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Sollen bereits bei der Planung einer PV-Anlage Rentabilität und maximale Profite gesichert werden, müssen die zwei Dimensionen der Stromgestehungskosten, Gesamtkosten und elektrische Energieproduktion, betrachtet werden. Zum einen können die Gesamtkosten durch die Auswahl der Komponenten gesenkt werden. Zum anderen beeinflussen bspw. effiziente und leistungsstarke Komponenten sowie die Standortbedingungen der Anlage, die elektrische Energieproduktion über die Lebensdauer.

Die Leistung einer Photovoltaikanlage beeinflusst die Wirtschaftlichkeit. Die Leistung hängt von vielen Faktoren ab. So wirken sich u. a. Standort, Ausrichtung, Neigungswinkel, Verschattung und Temperatur auf die Stromproduktion aus. Aber auch die installierte Leistung (kW_p) entscheidet über die gesamte Stromerzeugung während der Lebensdauer und damit über die Wirtschaftlichkeit einer Anlage.

Angenommen eine PV-Anlage weist Gesamtkosten von 25.000 € über 20 Jahre auf. An Standort A produziert die Anlage in 20 Jahren 312.000 kWh. An Standort B produziert sie in 20 Jahren 250.000 kWh. Die technischen Komponenten sind identisch, es unterscheiden sich lediglich solare Einstrahlung, Verschattung und Ausrichtung.

Unter der Annahme, dass die Volleinspeisung als Stromvermarktung gewählt wurde und der Einspeisevergütungssatz bei 9,5 ct/kWh lag, ergeben sich unterschiedliche Aussagen zur Wirtschaftlichkeit der Anlage.

An Standort A werden Profite realisiert, die Differenz zwischen Stromgestehungskosten und Einspeisevergütung liegt bei 1,5 ct/kWh. Die Anlage generiert einen Profit von 4.680 €. An Standort B ist die Anlage nicht wirtschaftlich. Die Differenz zwischen Stromgestehungskosten und Einspeisevergütung beträgt -0,5 ct/kWh. Über 20 Jahre führ dies zu einem Verlust von 1.250 €.

Sowohl Gesamtkosten als auch Stromproduktion einer Solaranlage werden durch die Wahl der Technik beeinflusst. Ein besonderes Augenmerk sollte dabei auf den Balance of System-Komponenten liegen, da diese den größeren Anteil an den Investitionskosten ausmachen. Das zeigt die Entwicklung des durchschnittlichen Endkundenpreises für fertig installierte Aufdachanlagen von 10 bis 100 kW_p, basierend auf Daten des Bundesverband-Solarwirtschaft e. V. (BSW).

Eine Solaranlage hat eine Nutzungsdauer von mindestens 20 Jahren. Bei einem Zeitraum von über 20 Jahren ist die Effizienz von PV-Modulen von erheblicher Bedeutung. Bereits ein kleiner Unterschied verändert die gesamte Stromproduktion über die Lebensdauer. Auch hier wirkt sich die veränderte Stromproduktion auf die Rentabilität einer Anlage aus.

Während eine 1 m² Solarfläche in Hamburg mit Moduleffizienz von 12 % (unter Standardtestbedingungen) rund 0,28 kWh Solarenergie am Tag umwandelt, erreicht ein Modul mit 18 % rund 0,42 kWh am Tag. Eine Steigerung der Moduleffizienz von 5 % führt zu einer 50 % Steigerung des Solarertrags. Bei der Berechnung wurde eine tägliche solare Einstrahlung von 2,774 kWh/m² und eine Performance Ratio von 0,85 angenommen. Somit ist die Modulauswahl für die Rentabilität bedeutend.

Die Wirtschaftlichkeit einer Anlage hängt zudem maßgeblich davon ab, ob ein Batteriespeicher installiert werden soll. Durch die Steigerung des Eigenverbrauchsanteilsrentieren sich die zusätzlichen Investitionen in Speicherkapazität derzeit nicht. Zusätzlich entstehen Umwandlungsverluste beim Batteriebetrieb. Die fehlende Wirtschaftlichkeit belegen Studien der HTW Berlin, des Fraunhofer-ISE und des Öko-Instituts (Stand Juni 2022).

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Der Photovoltaik-Ertrag ist ein wesentlicher Faktor für die Rentabilität einer Investition in eine Photovoltaik-Anlage. Als monetäre Kenngröße wird der physische Stromertrag mit der Vergütung (eingesparter Haushaltsstrompreis und/oder Einspeisevergütung) multipliziert. Dem Ertrag gegenüber stehen die Anschaffungskosten, gegebenenfalls Finanzierungskosten, sowie die Kosten für Betrieb und Wartung der Anlage. Die Rentabilität einer PV-Anlage ist gegeben, wenn über alle Betriebsjahre gerechnet der Ertrag höher ist als die Kosten. Es gilt:

\( \sum PV Ertrag\cdot Vergütung\)

\(≥ Gesamtkosten\)

Mit unserem Online-Rechner können Sie in wenigen Schritten den individuellen Ertrag einer Photovoltaik-Anlage auf Ihrem Dach und die Rentabilität dieser Anlage berechnen.

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Die Investitionskosten für Photovoltaikanlagen stellen eine finanzielle Hürde dar. „Grüner“ Strom aus der eigenen Solaranlage ist nicht für jede Person bezahlbar. Eine Alternative zum Kauf bieten Pachtmodelle („Miete“). Die Anschaffungsinvestition für die Anlage sowie Versicherung, Anmeldung, Installation, Wartung und Instandhaltung werden über monatliche Beiträge durch die Pächter bezahlt. Dabei kümmert sich das verpachtende Unternehmen um alles, während Sie die Vorzüge einer Solaranlage auf dem Dach genießen können. Das „Rundum-sorglos-Paket“ klingt verlockend, hat jedoch einen entsprechenden Preis. Gepachtete Anlagen sind über die vertragliche Nutzungsdauer von 20 oder mehr Jahren immer teurer als gekaufte Anlagen. Der zusätzliche Service im Pachtmodell ruft weitere Kosten hervor. Höhere Renditen erzielen Sie sicher mit dem Kauf einer PV-Anlage.

Je nach Wahl der Besteuerungsform ergeben sich unterschiedliche steuerliche Vor- und Nachteile beim Betrieb von PV-Anlagen mit Auswirkungen auf die jährlichen Renditen. Bei der Wahl haben die Betreiber:innen kleiner bis mittelgroßer Photovoltaikanlagen in der Regel die Wahl zwischen

• der Kleinunternehmerregelung und
• einer Regelbesteuerung.

Die Kleinunternehmerregelung erspart dem Anlagenbetreiber:innen eine Menge Aufwand, allerdings kann dann auch nicht die beim Kauf gezahlte Umsatzsteuer vom Finanzamt wieder erstattet werden.

Wer die Regelbesteuerung wählt, der gilt ganz offiziell als Unternehmer:innen, kann die gezahlte Umsatzsteuer als Vorsteuer zurückfordern, muss aber auch die vom Energieversorger gezahlte Umsatzsteuer an das Finanzamt überweisen. Hier müssen im Einzelfall die Wirtschaftlichkeit und Rendite unter den verschiedenen Betriebsformen berechnet werden. Lokale Fachbetriebe beraten im Zuge der Anlagenplanung über die passende Betriebsform. In dem Beitrag Steuer beim Erwerb und Betrieb von Photovoltaikanlagen erklären wir ausführlich die Vor- und Nachteile der jeweiligen Betriebsformen mit Blick auf die Wirtschaftlichkeit.

Die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen hängt stark von den gesetzlichen Bestimmungen ab. Ein Beispiel stellen die Bestrebungen im Zuge des EEG 2023 dar. Mit einem neuen Tarif soll sich die Volleinspeisung wieder lohnen. Während der feste Vergütungssatz für Solaranlagen mit Inbetriebnahme im Juli 2022 bei 6,24 ct/kWh (<10 kW_p) liegt, soll ein Volleinspeisungstarif ab 2023 rund 13,4 ct/kWh bringen. Eine derartige Änderung im Gesetz führt zu klaren Veränderungen bei den Renditen.

PV-Anlagen mit dem Auslegungsziel "maximaler Eigenverbrauch", unterliegen größeren unternehmerischen Risiken. Die Renditen hängen unmittelbar mit der Differenz aus Stromgestehungskosten der Anlage zu den Strompreisen für Endkund:innen zusammen. Regulatorische oder gesetzgeberische Maßnahmen, die den Strompreis beeinflussen, wirken auf die Wirtschaftlichkeit genannter Anlagen. Durch den Wegfall der EEG-Umlage zum 01.07.2022 reduzieren sich die Strompreise für Endkunden und damit zuvor eingeplante Einsparungen durch Eigenverbrauch. Das EEG ist im stetigen Wandel, sodass Wirtschaftlichkeitsberechnungen für Photovoltaikanlagen nur bedingt belastbar sind.

Die wirtschaftlichste Auslegung, Anlagengröße und Betriebsform müssen zum Zeitpunkt der Planung auf Basis der gültigen gesetzlichen Bestimmungen evaluiert werden. Bei der optimalen Anlagenplanung und Installation unterstützen Energieberatungen und Fachbetriebe vor Ort.  

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