Artikel aktualisiert am 06.06.2022 | von Antonia Klatt | ca: 12 Min. zu lesen

Lebensdauer Photovoltaikanlage: Alle Infos zur Nutzungsdauer von Solarzellen, Wechselrichtern und co.

Was ist die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage? Was kann man tun, um die eigene Solaranlage möglichst lange zu gebrauchen? Diese Fragen stellen sich viele Menschen, die in naher Zukunft in eine Photovoltaikanlage auf dem Eigenheim investieren wollen. Im folgenden Artikel finden Sie Antworten.

Wie lange hält eine Solaranlage?
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Welche Faktoren beeinflussen die Lebensdauer einer PV-Anlage?

Die Frage nach der Lebensdauer einer Solaranlage lässt sich nicht sofort klar beantworten. Denn die Nutzungsdauer einer Photovoltaikanlage hängt von der Lebensdauer der einzelnen verbauten Komponenten, deren Qualität und Wartung ab. Zu den Komponenten, die die Lebensdauer der Solaranlage beeinflussen, gehören

  • die Solarzellen,
  • der Wechselrichter,
  • der Batteriespeicher und
  • das Montagesystem.

Die Lebensdauer der einzelnen PV-Komponenten sowie Möglichkeiten, die Nutzungsdauer der Solaranlage zu verbessern, werden im Folgenden näher besprochen. Insgesamt ist allerdings mit einer Nutzungs- und Lebensdauer einer Photovoltaikanlage von 20 bis 25 Jahren zu rechnen. Darauf deuten auch die Leistungsgarantien der Hersteller hin, die meist eine 25-jährige Garantie gewähren. 

Das bedeutet allerdings nicht, dass sich die Investition in eine PV-Anlage nach 25 Jahren bereits gelohnt haben muss. Experten gehen heutzutage davon aus, dass eine eigene qualitativ hochwertige Solaranlage mit guter Planung, Montage und Wartung bis zu 40 Jahre grünen Strom erzeugen könnte. 

Lebensdauer einer Solarzelle

Der bekannteste Bestandteil einer Photovoltaikanlage sind die Solarzellen oder Photovoltaik-Module (PV-Module). Diese sind auch der wichtigste Einflussfaktor der Lebensdauer einer Solaranlage, denn ohne Solarzellen wird keine Energie aufgenommen. Die Nutzungsdauer der Zellen selbst richtet sich nach der Art des PV-Moduls oder der Solarzellentechnik.

Auf dem Markt wird zwischen amorphen Zellen, kristallinen Zellen und organischen Solarzellen unterscheiden. Amorphe Solarzellen werden in Dünnschichtmodulen verarbeitet und haben eine erwartete Lebensdauer von 20 bis 25 Jahren. Bei kristalline Zellen dagegen gehen Experten von einer Nutzungsdauer von circa 30 Jahren aus. Organische Solarzellen dagegen sind noch neu auf dem Markt und weisen trotz eines höheren Wirkungsgrades eine deutlich geringere Lebensdauer auf.

An dieser Stelle muss auch die zu erwartende Leistungsdegradation erwähnt werden. Solarzellen nutzen sich über ihre Betriebsdauer hinweg ab, sodass nach zwei Jahrzehnten nur noch mit etwa 90 Prozent des ursprünglichen Solarstromertrags bei gleicher Lichteinstrahlung gerechnet werden kann. Im Detail bedeutet das: Jedes Jahr sinkt die Leistung der Photovoltaik-Module kontinuierlich. 

Dünnschichtmodule schnitten in Tests schlechter ab als PV-Module aus kristallinen Zellen, was sich auch in der erwarteten Lebensdauer von PV-Modulen dieser beiden Solarzellen-Techniken zeigt. Weiterhin ist bei Dünnschichtmodulen gleich in den ersten Betriebsstunden mit einer hohen Leistungsabnahme durch lichtinduzierte Degradation zu rechnen. Dieser rund 2 bis 3-prozentige Performanceverlust wird allerdings bei der Leistungsangabe der Hersteller mit einberechnet. Im Durchschnitt lag die jährliche Leistungsabnahme in einer Studie des Fraunhofer Instituts aus dem März 2020 allerdings bei nur bei 0,7 Prozent.

Warum altert eine Solarzelle?

Doch warum altert ein PV-Modul eigentlich? Neben einem anfänglichen Performance-Verlust bei Dünnschichtmodulen sind vor allem Außeneinflüsse schuld an Leistungseinbußen und Defekten bei anderen Bauteilen des Moduls, wie beispielsweise der Glasabdeckung der Zelle und die Folie auf der Rückseite. Zu den häufigsten Übeltätern gehören: 

  • Temperaturschwankungen, die die Verbindungen zwischen einzelnen Zellen schwächen
  • feuchte Hitze, die die EVA-Folie zerstört, die PV-Zellen vor UV-Strahlen, Niederschlägen und Korrodierung schützen soll 
  • Browning, die Zersetzung und Braun-Färbung der EVA-Folie durch UV-Strahlung
  • Hotspots, die Erhitzung oder sogar Zerstörung einzelner Zellen, die aufgrund von Schatten oder Verschmutzung keinen Strom erzeugen und daher einen Widerstand in der Reihenschaltung der Zellen darstellen
  • Glasbrüche und minderwertige Verkabelungen

Werden diese Übeltäter im Auge behalten, also die Solaranlage zunächst gut geplant, qualitativ hochwertig produziert und auch zukünftig regelmäßig gereinigt und gewartet, steht einer längeren Lebensdauer einer PV-Anlage nichts im Wege. Experten vom Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme gehen von einer Nutzungsdauer von 40 Jahren aus.

Lebensdauer eines Wechselrichters

Neben Solarzellen wird die Lebensdauer eine Photovoltaik-Anlage auch entscheidend von der Qualität und Wartung des Wechselrichters bestimmt. Der Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in netzüblichen Wechselstrom um, der entweder gespeichert oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. 

Die Lebensdauer eines Wechselrichters liegt je nach Qualität bei 10 bis 15 Jahren. Das bedeutet, dass der Wechselrichter mindestens einmal ausgetauscht werden muss, um der Lebensdauer der PV-Module zu entsprechen. Die Kosten für den Austausch dieses Bauteils sollten also von Anfang an bei der Kostenplanung für die PV-Anlage berücksichtigt werden.

Warum muss ein Wechselrichter ausgewechselt werden? 

Der Wechselrichter muss aller Wahrscheinlichkeit nach ausgewechselt werden, da der Betrieb der Solaranlage große Anforderungen an dieses Bauteil stellt. Der Wechselrichter wandelt nicht nur Strom um, sondern überwacht und steuert zu selben Zeit die gesamte PV-Anlage, kümmert sich um die Einhaltung aller Sicherheitskriterien und sorgt dafür, dass bei der jeweiligen Einstrahlungs- und Temperatur-Intensität das Leistungsmaximum erreicht wird. Damit fungiert diese Komponente als “Gehirn” der Photovoltaik-Anlage und wird elektrisch stark beansprucht.

Eine starke Verkürzung der Lebensdauer des Wechselrichters und damit auch der Lebensdauer der PV-Anlage wird unter anderem durch folgende Situationen verursacht: 

  • Elektrische Überlastung, 
  • Zu hohe interne Temperaturen,
  • Überspannungen bei Blitzeinschlägen, oder
  • Ungünstige oder fehlerhafte Verkabelungen 

Der letzte Punkt deutet aber auch auf die beste Möglichkeit hin, die Nutzungsdauer der PV-Anlage zu verlängern – die Konfiguration, Verschaltung der Module und Verkabelung. Hier gilt: Je besser die Konfiguration, desto länger die Nutzungsdauer. 

Da der Wechselrichter schneller verschleißt als andere Komponenten einer Solaranlage, sind auch die Produktgarantie-Zeiten meist kürzer als bei anderen Bauteilen. Typischerweise gewähren die Hersteller nur zwischen 5 und 10 Jahren Garantie. Allerdings gibt es oft die Möglichkeit, die Garantie kostenpflichtig zu verlängern. Je nach Größe des Wechselrichters kommen hier dann circa 350€ auf Sie zu. Das bedeutet, dass eine Garantieverlängerung meist günstiger ist als ein zukünftiger Neukauf.

Lebensdauer von Batteriespeichern 

Eine dritte Komponente einer PV-Anlage ist der Batteriespeicher oder Stromspeicher, der den erzeugten Strom für die spätere Nutzung bereithält. Auch hier wird zwischen zwei verschiedenen Techniken unterschieden, deren Lebenszyklen die Lebensdauer der Solaranlage beeinflussen. 

Auf dem Markt sind Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien erhältlich. Bei Ersteren liegt die Nutzungskapazität bei circa 50 bis 60 Prozent der Batterieleistung. Der in der Batterie enthaltene Elektrolyt wird bei jeder Be- und Entladung aufgebraucht, was dazu führt, dass die Tiefe der Entladung im Laufe der Jahre abnimmt. Bei neueren Modellen kann mit circa 4.000 Ladezyklen gerechnet werden, bevor der Elektrolyt aufgebraucht und die Batterie damit kaputt ist. Bei Lithium-Ionen-Batterien dagegen liegt die nutzbare Kapazität bei circa 70 bis 90 Prozent der Batterieleistung und es sind 5.000 bis 7.000 Ladezyklen möglich. 

Um die Lebensdauer der Batterien einschätzen zu können, müssen natürlich auch Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Fläche und Stromnutzung mit einbezogen werden, die zur Be- und Entladung der Batterie führen. Denn von diesen Faktoren hängt ab, wie viele Zyklen pro Jahr durchlaufen werden. 

Bei einer auf einem klassischen Einfamilienhaus angebrachten Photovoltaik-Anlage kann mit etwa 200 bis 250 Ladezyklen pro Jahr gerechnet werden. Eine Blei-Säure-Batterie würde in diesem Beispiel also 15 bis 20 Jahre halten. Im Gegensatz dazu wäre eine Lithium-Ionen-Batterie 25 bis 30 Jahre nutzbar. 

Lebensdauer von Montagesystemen

Wird die Lebensdauer einer Photovoltaik-Anlage geschätzt, darf das Montagesystem nicht vernachlässigt werden. Montagesysteme für Solaranlagen sind hauptsächlich aus Aluminium oder Edelstahl gefertigt und damit stabil und witterungsbeständig. 

Obwohl von den meisten Herstellern nur 10 Jahre Produktgarantien gewährt werden, sind sie deshalb meist bis zu 30 Jahre über nutzbar. Allerdings sollten kleinere Schäden bei der Wartung identifiziert und behoben werden, damit sie sich nicht ausweiten und größere Probleme verursachen. 

Anderen Bauteile von Solaranlagen

Neben den Hauptkomponenten Solarzelle, Wechselrichter und co. gibt es noch weitere Bauteile, die oft Probleme verursachen: elektronische Komponenten und Kabel. 

Insbesondere die Anschlussdose aus Kunststoff, die die elektronischen Komponenten schützt, kann durch kalte Temperaturen beschädigt werden. Dann verbleiben Bypassdioden und Power Optimizer ungeschützt.  

Die Verkabelung einer Photovoltaikanlage ist nicht nur kalten Temperaturen und Witterung ausgesetzte, sondern zusätzlich auch noch Ziel von Wildtieren wie Mardern. Auch diese Komponenten sollten regelmäßig überprüft und, wenn nötig, repariert werden. 

Welche Leistung kann ich erwarten?

Nachdem bereits erläutert wurde, dass Solarzellen nach einigen Jahren ihre Kraft verlieren, fragen sich viele Häuslebauer und Solar-Interessierte, mit welcher Leistung sie denn langfristig rechnen können. Das ist eine wichtige Frage, denn nicht alle Kosten einer Photovoltaikanlagen haben sich nach nur 15 Jahren amortisiert. 

In der Regel können Besitzer und Käufer einer eigenen Solaranlage nach 20 Nutzungsjahren noch mit 80 bis 90 Prozent der ursprünglichen Leistung rechnen, vorausgesetzt die Anlage wurde gewartet und Schäden wurden behoben. Nach 25 Jahren wird die Nennleistung dann vermutlich auf unter 80 Prozent gesunken sein. Allerdings gibt es auch Hersteller, die eine erhöhte Leistungsgarantie von bis zu 90 Prozent auf 25 Jahre anbieten. Zu diesem Zeitpunkt haben sich die Anschaffungskosten allerdings meist sowieso amortisiert. Das bedeutet, dass Käufer einer Photovoltaikanlage trotz Leistungsdegradation auch zukünftig von nahezu kostenlosem Strom profitieren können. 

Weiterhin gibt es einige Methoden, mit denen die Leistung der Solaranlage langfristig verbessert und die Lebensdauer der Photovoltaikanlage verlängert werden kann.

Lebensdauer der PV-Anlage verlängern und Leistung beibehalten

Die von Herstellern garantierte Nutzungsdauer der Solarzellen und anderer Komponenten machen nicht die gesamte Lebensdauer einer PV-Anlage aus. Denn es kommt auch auf die Einrichtung und Pflege an. Obwohl ein Großteil des Verschleißes durch Sonneneinstrahlung, Niederschläge und Temperaturschwankungen nicht vermeidbar ist und teurere, qualitativ hochwertigere Solarmodule langsamer degradieren als günstigere, lässt sich der Leistungsverlust so in jedem Falle wenigstens minimieren. 

Zunächst einmal sollte die Solaranlage gut geplant sein, egal welche Komponenten am Ende angeschafft werden. Die Solarzellen in einer Photovoltaik-Anlage sind in einer Reihe geschaltet. Wenn eine einzelne Zelle also im Schatten liegt und keinen Strom erzeugt, stellt diese Zelle einen Widerstand in der Reihe dar. Wenn trotzdem kontinuierliche Strom fließt, erhitzt sich diese Zelle und wird zu einem sogenannten “Hotspot”. Dabei kann die PV-Zelle auch durch Erhitzung komplett zerstört werden. Um solche Situationen zu vermeiden, sollte bereits bei der Planung an Schatten und co. gedacht werden. Beispielsweise kann ein gerade erst gepflanzter Baum in den nächsten 10 Jahren so viel wachsen, dass er Schatten auf die PV-Module wirft und dadurch Zellen beschädigt werden. 

Auch die Installation sollte unter Beachtung der neuesten technischen Standards und Sicherheitsvorkehrungen erfolgen. Gerade die Konfiguration des Wechselrichters ist wichtig, damit fehlerhafte Einstellungen dieser Komponente nicht zu vorzeitigen Defekten führen und der Wechselrichter ausgetauscht werden muss. Auch fehlerhaften Verkabelungen führen regelmäßig zu Problemen.

Sobald die Photovoltaikanlage angebracht wurde, kann durch die richtige Pflege die Lebensdauer verlängert werden. Damit die Solaranlage frei von Sand, Erde und sonstigen Verschmutzungen bleibt, sollte sie regelmäßig gereinigt werden. Dabei sollte auf starke Chemikalien verzichtet und stattdessen lieber auf sanftes Reinigungsmittel und Wasser gesetzt werden. Weiterhin lohnt es sich regelmäßig nach Glasbrüchen, Verschmutzungen der Lüftungen und undichten Anschlussdosen Ausschau zu halten.

Was kostet die Wartung der Solaranlage?

Und auch wenn Sie keine Veränderungen feststellen, mindestens alle zwei Jahre sollte die Anlage auch ohne Anzeichen auf Fehler und Verschmutzungen gewartet werden, um eine lange Lebensdauer der PV-Anlage zu gewährleisten. Schwachstellen können während einer Wartung vom Fachmann rechtzeitig entdeckt und behoben werden, bevor es zu einem Leistungsabfall kommt. 

Die Preise für eine Wartung richten sich meist nach der Größe der Solaranlage. Für bi-jährliche Wartungsarbeiten, eine regelmäßige Reinigung und auch eine Photovoltaik-Versicherung sollten allerdings jährlich rund 1,5 Prozent der Anschaffungskosten eingeplant werden. Das klingt anfangs etwas viel, verlängert aber langfristig die Nutzungsdauer der PV-Anlage und damit Ihre Rendite. 

Weiterhin kann es sich teilweise lohnen, einzelne Teile der PV-Anlage auszutauschen, obwohl sie noch funktionieren. Sinkt die Leistung einer Komponente, verringert das den Gesamtertrag. Ein Austausch kann langfristig profitabel sein. Ein Fachmann kann Sie hierzu beraten und die Leistungen der einzelnen Bauteile berechnen.

Experten empfehlen größeren Solar-Nutzern wie beispielsweise Landwirten außerdem die Investition in ein Anlagen-Monitoring. Mit einem Monitoring-System werden Anlagenwerte und Energieerträge regelmäßig überprüft und Störungen können sogar noch schneller erkannt, registriert und behoben werden.

Auf die Garantie kommt es an!

Die einfachste Antwort auf die Frage nach der Lebensdauer einer PV-Anlage lautet: durchschnittlich 20 bis 25 Jahre. Doch wichtiger als eine Schätzung ist die Garantie. Die von den Herstellern gewährten Garantie-Zeiten geben Aufschluss über die Qualität und die erwartete Lebensdauer. 

Doch hierbei muss zwischen Produktgarantie und Leistungsgarantie unterschieden werden. Produktgarantien betreffen ein Versagen der Bauteile (Materialfehler, Defekte) und garantieren die Funktion der Komponente. Diese liegen für Wechselrichter im Durchschnitt bei 5 Jahren, für Batteriespeicher in der Regel bei 10 Jahren und bei Solarmodulen durchschnittliche bei 12 Jahren. Im Gegensatz dazu bezieht sich die Leistungsgarantie auf die Nennleistung der Solarmodule und beschränkt den maximalen jährlichen Leistungsverlust. Sie garantiert beispielsweise eine 90-prozentige Leistung in den ersten 10 und eine 80-prozentige Leistung in den folgenden 10 bis 15 Jahren. Einige Hersteller bieten mittlerweile sogar 30-jährige Garantien an. Diese betreffen aber meist deutlich teurerer und damit qualitativ hochwertige Module mit längerer Lebensdauer der PV-Anlage. 

Bei der Auswahl der Anbieter und mit Blick auf die Garantie sollten Sie darauf achten, einen Hersteller mit Niederlassung in Deutschland auszuwählen. Denn im Garantiefall in 10, 15 oder gar 20 Jahren ist es dann wesentlich einfacher, etwaige Ansprüche durchzusetzen. Außerdem muss auf das Kleingedruckte geachtet werden. Oft ist die Servicepauschale für den Elektroinstallateur, der Schadensfälle prüft, so niedrig, dass diese am Ende selbst bezahlt werden muss, die Messausrüstung und Fehleranalyse werden nicht von der Herstellergarantie abgedeckt, oder die Reisekosten, Unterbringung und Arbeitszeitkosten für das Servicepersonal des Herstellers müssen vom Kunden selbst übernommen werden. 

In diesen Fällen lohnt sich ein Vergleich der Solarfirmen mit Selfmade Energy. Der Angebotsvergleich beinhaltet nicht nur Preise, Inklusivleistungen und Kundenbewertungen, sondern auch die Produktgarantien und einzelne Komponenten. So erhalten Sie eine gute und umfassende Einschätzung der zu erwartenden Qualität und Lebensdauer Ihrer zukünftigen PV-Anlage und können entspannt in eine sichere Zukunft mit günstiger grüner Energie blicken.

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