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Lebensdauer einer Photovoltaikanlage

Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage hängt von der Qualität ihrer Komponenten ab und beträgt im Durchschnitt etwa 30 Jahre. Einen Anhaltspunkt für die Mindestlebensdauer gibt die Herstellergarantie. Wichtige Komponenten sind Solarmodule, Wechselrichter und Montagegestell. Die Leistung der Solarzellen nimmt im Laufe der Zeit durch Degradation ab. Kristalline Solarzellen haben in der Regel eine längere Lebensdauer (bis zu 30 Jahre) als amorphe Zellen (20 bis 25 Jahre). Der Wechselrichter, der die erzeugte Solarenergie umwandelt, hat eine kürzere Lebensdauer von etwa 15 Jahren, muss aber möglicherweise während der Lebensdauer der Anlage gewartet oder ausgetauscht werden. Montagegestelle aus Edelstahl oder Aluminium sind sehr langlebig, müssen aber gegen Korrosion geschützt werden. Batteriespeicher, eine optionale Ergänzung, haben eine Lebensdauer, die in Ladezyklen gemessen wird, wobei Lithium-Ionen-Batterien eine höhere Lebensdauer und Kapazität aufweisen als Blei-Säure-Batterien. Sorgfältige Planung, Abstimmung aller Komponenten und regelmäßige Wartung sind entscheidend, um die Lebensdauer und Effizienz der PV-Anlage zu maximieren.
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    Die Lebensdauer einer Photovoltaikanlage beträgt durchschnittlich je nach Qualität ungefähr 30 Jahre. Einen Richtwert über die Lebensdauer der jeweiligen Anlage gibt der Hersteller durch seine Garantierichtlinien bekannt. Sollte eine Garantie über 25 Jahre gewährt werden, ist die Lebensdauer mindestens 25 Jahre. Eine komplette Photovoltaikanlage besteht aus mehreren einzelnen Komponenten, hauptsächlich aus den Solarmodulen, dem Wechselrichter und dem Montagegestell. Sollte einer dieser Komponenten versagen, ist die gesamte Anlage unbrauchbar. Hier ist daher bei der Planung auf einen einheitlichen Qualitätsstandard zu achten.

    Einflussfaktor: Solarzelle

    Solarzellen unterliegen einem stetigen Alterungsprozess, welcher mit einem Leistungsabfall einhergeht. Dieser Prozess wird als Leistungsdegradation bezeichnet und unterscheidet sich abhängig von den verwendeten Materialien und Herstellungsprozess.

    Amorphe Solarzellen weisen eine durchschnittliche Lebensdauer von circa 20 bis 25 Jahren auf, wobei die teureren kristalline Solarzellen eine erhöhte durchschnittliche Lebensdauer von 30 Jahren besitzen.
    Zu sogenannten organischen Photovoltaikmodulen, welche relativ neu sind, gibt es derzeit noch keine fundierten Ergebnisse zwecks der Lebensdauer, da diese im Moment erst dem langfristigen Härtetest unterzogen werden. Es wird jedoch von einer weitaus kürzeren Lebensdauer ausgegangen. Da dieser Wert jedoch einem vergleichsweise sehr viel höherem Wirkungsgrad entgegensteht, könnte sich diese Modulart dennoch lohnen.

    Wie schon angesprochen ist der Alterungsprozess der Solarzellen kein imminenter, sondern ein stetiger Verfall, welcher mit einem wachsenden Leistungsabfall einhergeht. Diese Leistungsdegradation beginnt bereits ab dem ersten Tag der Benutzung. Daher geben nahezu alle Hersteller eine Leistungsgarantie für einen Wirkungsgrad von 80 % über die festgelegte Lebensdauer.
    Jedoch sind die Leistungsoutputs oftmals sehr viel höher, da die Hersteller bei Garantieangaben aus eigener Sicherheit immer mit einem Puffer arbeiten. Grundsätzlich kann grob von einem Wirkungsgrad von 90 % nach 10 Jahren, sowie einem Wirkungsgrad von 80 % nach 20 Jahren ausgegangen werden.

    Einflussfaktor: Wechselrichter

    Der Wechselrichter ist ein zentraler und unverzichtbarer Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Er wandelt die erzeugte Solarenergie so um, damit er in das öffentliche Versorgungsnetz eingespeist werden kann.
    Hier liegt die Lebensdauer im Durchschnitt bei circa 15 Jahren, wobei es nicht selten ist, dass ein Wechselrichter von hoher Qualität auch noch nach 20 Jahren einwandfrei funktioniert. Während der Laufzeit der Anlage ist deswegen meist eine Reparatur oder eine Instandhaltung vonnöten.

    Die Lebensdauer neben der Herstellerqualität ist von mehreren verschiedenen Faktoren von außen her abhängig. Wichtig für eine längere Lebensdauer ist der Aufstellort. Dieser sollte kühl und trocken sein, da höhere interne Temperaturen zu einem höheren Widerstand innerhalb der Verkabelung führt, welches den Verschleiß beschleunigt. Durch eine sehr knappe Bemessung der Kapazität kann es zu elektrischen Überlastungen oder Überspannungen kommen, welche in seltenen Fällen auch durch Blitzeinschläge entstehen.

    Es sollte zwingend eine Fachkraft zur Planung und der anschließenden Inbetriebnahme hinzugezogen werden, da so eine notwendige und optimale Verschaltung entstehen kann. In der Regel gewährleisten Hersteller eine Garantiedauer von fünf oder zehn Jahren.

    Einflussfaktor: Montagegestell

    Die Montagegestelle und die damit verbundene Verkabelung besitzen im Durchschnitt eine weitaus höhere Lebensdauer als die übrigen Komponenten. Die im Vergleich hohe Lebensdauer sollte aber keineswegs missachtet werden, da auch hier diverse Faktoren beachtet werden müssen.

    Die Montagegestelle an sich bestehen aus Edelstahl oder Aluminium, womit sich eine durchschnittliche Lebensdauer von circa 30 Jahren ergibt. Edelstahl und Aluminium sind zwar weitgehend korrosionsfrei, benötigen jedoch trotzdem eine regelmäßige Erneuerung des Korrosionsschutzes. Dadurch, dass oftmals auch verschiedene Metallwerkstoffe miteinander verarbeitet werden, führt dies zu chlorinduzierter Korrosion durch eine etwaige Nähe zur Küste oder im Bereich des Salzsprühnebels der Straße.

    Durch externe Witterungseinflüsse wie Sonne, Regen oder Schnee sollten die Kabelverbindungen zwingend aus UV-beständigem Material bestehen sowie undichte Anschlussdosen vermieden werden.

    Einflussfaktor: Batteriespeicher

    Sollte man sich für eine Addition eines Batteriespeichers im hauseigenen Stromnetz entscheiden, müssen hier diverse Faktoren beachtet werden. Die Lebensdauer von Batteriespeichern wird gewöhnlich in Ladezyklen, anstatt üblicherweise in Jahren, angegeben. Dies hängt damit zusammen, dass die Lebensdauer einer Batterie ausschließlich von der Nutzung und nicht dem Alter abhängt.

    Bei Photovoltaikanlagen unterscheidet man zwischen Blei-Säure-Batterien und Lithium-Ionen-Batterien. Lithium-Ionen-Batterien sind sehr viel teurer, aber dafür in vielerlei Hinsicht hochwertiger. Die nutzbare Kapazität liegt hier bei ungefähr 70 % bis nahezu 100 %, wobei die nutzbare Kapazität bei Blei-Säure-Batterien um die 50 % bis 60 % liegt. Hier liegt dann die Zahl der verfügbaren Ladezyklen zwischen 2000 und 4000, welches bei einer circa 200 Ladezyklen pro Jahr eine Lebensdauer von 10 bis 20 Jahren ausmacht. Lithium-Ionen-Batterien hingegen besitzen bis 7000 Ladezyklen, welches umgerechnet eine Lebensdauer von 30 Jahren entspricht.

    Planung und Wartung

    Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist es zwingend notwendig, dass alle Komponenten perfekt und optimal aufeinander abgestimmt sind. Hier müssen alle technischen Regeln sowie die Statik des Daches beachtet werden, sowie ein ausreichender Blitzschutz implementiert werden.
    Um dies zu garantieren, sollte dies mit einem ausgebildeten Planer zusammen abgestimmt werden.

    Um diese optimale Einstellung dann zu gewährleisten, sollte gemäß VDE-Richtlinien eine komplette Wartung und etwaige Instandsetzung alle zwei Jahre stattfinden. Um in der Zwischenzeit keine Schwachstellen zu verpassen, lohnt es sich ein Monitoringsystem einzubauen, welches im laufenden Betrieb alle notwendigen Komponenten überwacht und bei Bedarf einen Alarm abgibt. So kann frühzeitig gehandelt werden und damit langfristig Geld gespart werden.

    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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