Lebensdauer einer Photovoltaikanlage

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Wie lange hält meine Photovoltaikanlage? Wissenswertes und Tipps

Die meisten Solaranlagenhersteller gewähren eine Garantie von 20 bis 25 Jahren. Oft ist es jedoch auch nach so langer Zeit keineswegs Schluss. Wie lange eine Photovoltaikanlage tatsächlich hält, hängt auch von externen Faktoren ab.

Installation einer PV-Anlage © Simon Kraus, stock.adobe.com
Installation einer PV-Anlage © Simon Kraus, stock.adobe.com

Herstellergarantie und tatsächliche Anlagenleistung

Bei der Herstellergarantie sollten Sie vor dem Kauf die genauen Bedingungen überprüfen. Üblich ist eine Unterscheidung zwischen Produkt- und Leistungsgarantie. Die Produktgarantie betrifft ein Versagen der Bauteile (Materialfehler, Defekte) und deckt in der Regel 5 bis 10 Jahre ab. Die Leistungsgarantie beschränkt dagegen den maximalen jährlichen Leistungsverlust. Sie sichert beispielsweise auch nach 10 Jahren mindestens 90 Prozent der Nennleistung und nach 20 oder 25 Jahren 80 Prozent.

Selbst wenn die Leistung einer Photovoltaikanlage nach 25 Jahren unter 80 Prozent der Nennleistung sinkt, bedeutet das nicht, dass sie keinen Strom mehr liefert. In der Tat erzeugen viele alte Photovoltaikmodule auch nach 35 oder 40 Jahren Energie. Weil nach dieser Zeit die Anschaffungskosten längst amortisiert sind, erfreuen sich Besitzer weiter über nahezu kostenlosen Strom.

Schaden an einer Solaranlage © Luftbildfotograf, stock.adobe.com
Schaden an einer Solaranlage © Luftbildfotograf, stock.adobe.com

Warum altern Solaranlagen?

Eine Glasscheibe schützt PV-Module vor der Witterung. Glas-Glas-Module sind sogar beidseitig geschützt. Dennoch büßen Photovoltaikanlagen jedes Jahr einen kleinen Teil ihrer Leistung ein.

Photovoltaik Leistung Messung © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Photovoltaikanlagen büßen jedes Jahr einen kleinen Teil ihrer Leistung ein © Ingo Bartussek, stock.adobe.com

Folgende Einflüsse sind für die Degradation verantwortlich:

  • Temperaturschwankungen – Je höher der Temperaturgradient zwischen Sommer und Winter, desto höher die Wahrscheinlichkeit, dass die Lötverbindungen zwischen den einzelnen Zellen versagen.
  • Feuchte Hitze – Solarzellen sind an der Vorder- und an der Rückseite mit einer Folie aus Ethylvinylacetat (EVA) zusammengeschweißt. Diese Folie schützt die Zelle vor UV-Strahlen und Niederschlägen. Eine hohe Luftfeuchtigkeit fördert die Delamination der Zellen. Die Kunststofffolie löst sich dann ab. Als Ergebnis korrodieren die Zellen schneller, der Ertrag sinkt.
  • UV-Strahlung – UV-Strahlen zersetzen mit der Zeit die EVA-Folie, die sich gelbbraun verfärbt. Dafür verantwortlich sind sowohl lichtinduzierte Reaktionen in der Folie selbst als auch Reaktionen zwischen dem Silizium und Chemikalien im Glas. Das sogenannte Browning ist nicht nur ein ästhetisches Problem, sondern mindert die Performance der Zellen, die das Licht nicht mehr vollständig absorbieren.
  • Hotspots – mehrere Solarzellen werden üblicherweise in Reihe geschaltet, um die Gesamtspannung zu erhöhen. Erzeugt eine Zelle aus der Reihe keinen Strom, weil sie beispielsweise im Schatten steht, verhält sie sich wie ein Widerstand und erwärmt sich signifikant. Dieser Prozess senkt langfristig ihre Leistung und kann sie sogar zerstören.
  • Potenzialinduzierte Degradation (PID) – das Phänomen tritt bei kristallinen Modulen auf, die mit hohen Spannungen arbeiten. Da die negative Seite der Solarzellen eine Potentialdifferenz gegenüber der Erde aufweist, bildet sich in manchen Fällen ein Strom entlang des Metallrahmens Richtung Erde. Die Anlagenleistung sinkt dann um bis zu 30 Prozent. Inzwischen haben Solaranlagenhersteller jedoch das Problem erkannt. Bei Wechselrichtern mit Transformatoren besteht die Lösung darin, den Minuspol zu erden. Bei trafolosen Wechselrichtern legen sogenannte Offset Boxen nachts den Solarzellen ein positives Potential an und kehren damit die tagsüber entstandene Polarisation um.
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Welche Solarzellen sind langlebiger?

Eine Studie des National Renewable Energy Laboratory NREL aus dem Jahr 2012 fand heraus, dass eine PV-Anlage jährlich durchschnittlich 0.8 Prozent an Leistung verliert. Mono- und Polykristallinzellen schnitten mit einem Verlust von 0,7 Prozent besser als Dünnschichtmodule ab, die im Schnitt 1,5 Prozent einbüßten. Die Studie berücksichtigte sowohl vor als auch nach 2000 installierte Photovoltaikanlagen. Bei den neueren Dünnschichtmodulen nahm im Vergleich zu älteren der jährliche Leistungsverlust ab.

Eine neuere Studie des Fraunhofer Instituts (März 2020) stellte bei waferbasierten PV-Modulen eine jährliche Degradation von 0,15 Prozent fest. Für Dünnschichtmodule lagen keine ausreichenden Daten vor. Eine weitere Studie aus dem Jahr 2018 verglich 44 Solaranlagen in Deutschland über einen Zeitraum von 10 Jahren. Einige zeigten einen jährlichen Leistungsverlust unter 0,1 Prozent. Der durchschnittliche Wert betrug 0,7 Prozent.

Die untersuchte Degradationsrate berücksichtigt nicht die lichtinduzierte Degradation, die vor allem bei Dünnschichtmodulen aufgrund von Nebenreaktionen in den Siliziumkristallen während der ersten Betriebsstunden auftritt. Dieser anfängliche Performanceverlust von 2 bis 3 Prozent wird von den Herstellern bei der Leistungsangabe miteinberechnet.

Lebensdauer der anderen Bauteile von Solaranlagen

Nicht nur die Solarzellen an sich degradieren mit den Jahren. Auch die übrigen Teile der Solaranlage verschleißen durch Niederschläge, Sonnenlicht und Verschmutzung. Der Wechselrichter wandelt beispielsweise den von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Die elektrische Last und die Temperaturschwankungen setzen Wechselrichtern zu. Die Herstellergarantie beträgt 2 bis 5 Jahre, im Schnitt erreichen sie eine Lebensdauer von 10 bis 15 Jahren. Liefert eine Solaranlage 30 Jahre lang Strom, sollten Besitzer während dieser Zeit mit einem ein- oder zweimaligen Austausch des Wechselrichters rechnen.

Die Anschlussdose, die die elektronischen Komponenten der Anlage wie Bypassdioden und Power Optimizer schützt, kann mit der Zeit undicht werden. Friert Feuchtigkeit bei Temperaturen unter null, bilden sich Risse im Kunststoffgehäuse. Das führt dazu, dass Wasser die sensible Elektronik beschädigt.

Auch die Verkabelung einer Solaranlage kann nach einigen Jahren Schäden aufweisen oder reißen. Neben Zugkräften und der Witterung sind auch Tiere wie Marder mitunter verantwortlich. Im Vergleich zu Wechselrichtern und Anschlussdosen ist die Reparatur jedoch preiswerter.

Marder können die Solarthermie-Anlage beschädigen
Marder können die Solarthermie-Anlage beschädigen

Kann man die Lebensdauer von Solaranlagen erhöhen?

Die Degradation von Solaranlagen komplett zu verhindern ist nicht möglich, da ein Teil des Verschleißes auf die Sonneneinstrahlung, Niederschläge und Temperaturschwankungen zurückgeht. Mit einigen Maßnahmen lässt jedoch der Leistungsverlust minimieren:

  • Halten Sie die Solaranlage frei von Sand, Erde und sonstigen Verschmutzungen.
  • Sanfte Reinigung der Solarmodule
    Sanfte Reinigung der Solarmodule
  • Vermeiden Sie Verschattungen.
  • Beachten Sie bei der Planung der Solaranlage auch die Verschattung
    Beachten Sie bei der Planung der Solaranlage auch die Verschattung
  • Hochwertige Solarmodule degradieren langsamer als sehr günstige, bei denen die Qualität der Materialien niedriger ist. Einer minimal höheren Anfangsinvestition steht eine stabilere Leistung über die Jahre gegenüber.
  • Solaranlage: Gute Qualität macht sich langfristig bezahlt
    Solaranlage: Gute Qualität macht sich langfristig bezahlt
  • Bei einer regelmäßigen Wartung entdeckt der Fachmann ungünstige Bedingungen wie Hotspots und degradierte Zellen.
  • Photovoltaik: Regelmäßige Wartung kann Einbußen verhindern
    Photovoltaik: Regelmäßige Wartung kann Einbußen verhindern
    Photovoltaikanlage: Regelmässige Wartung ist sinnvoll
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