Der große Ratgeber zum Ertrag von Photovoltaik und Solaranlagen

geschrieben am 02. September 2020

Auf den Ertrag einer Solaranlage haben ganz unterschiedliche Faktoren Einfluss. Welche das sind, lesen Sie hier.

Ertrag von Photovoltaik – 10 Faktoren, auf die Sie achten sollten

Lesezeit: 5:27 Min.

Die Erträge einer Photovoltaikanlage spielen für viele eine große Rolle, denn die Investitionen sollen sich ja bezahlt machen. Wie hoch die Erträge sind, hängt von unterschiedlichen Faktoren ab, zum Beispiel:

  • Anlagenwirkungsgrad
  • Globalstrahlung
  • Ausrichtung und Dachneigung
  • Verschattung
  • Optimierungsmöglichkeiten
  • Auswahl der Module
  • Eingesetzter Wechselrichter
  • Standort
  • Jahreszeit
  • Tagesverlauf
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Anlagenwirkungsgrad

Beim Anlagenwirkungsgrad kommt es auf den Wirkungsgrad, die Strahlung, die Ausrichtung und Dachneigung sowie die Verschattung an – jede Menge Begriffe, die ganz einfach zu erklären sind.

Fangen wir mit einem Beispiel für den Modul-Wirkungsgrad an: Ein 18 % Modul-Wirkungsgrad heißt nichts anderes, als dass 18 Prozent von der Sonnenstrahlung, die auf einen Quadratmeter reinkommt, genutzt werden kann. Ganz schön wenig, meinen Sie? Im Gegenteil. Das ist ganz schön viel, wenn man schaut, wie gut die Stromversorgung mit Photovoltaikanlagen funktioniert.

Den Wirkungsgrad können Sie auch ausrechnen. Wenn wir von 300 Watt und 1,6 Quadratmeter Fläche ausgehen, sind das 187,5 Watt/m² Modulfläche. Von 1000 Watt Einstrahlung pro m² macht das Modul 187,5 Watt Strom. Das sind 18,75 % Modul-Wirkungsgrad.
Dabei ist es überhaupt nicht relevant, wie gut die Qualität des Moduls ist, sondern schlicht und einfach, was es pro Quadratmeter leisten kann.

Globalstrahlung

Die Leistung eines Moduls hängt auch davon ab, wo es zum Einsatz kommt. In Afrika oder Alaska – das macht einen großen Unterschied, denn die jeweiligen Sonnenstrahlungen sind ganz unterschiedlich. Diese Sonnenstrahlung, die jährlich auf einen Quadratmeter trifft, nennt man Globalstrahlung. Hierbei unterscheidet man direkte und indirekte Strahlung. Direkte Strahlung trifft direkt auf die Erdoberfläche, diffuse Strahlung ist gestreut und reflektiert.

Um den Solarertrag einer Photovoltaik-Anlage im Sommer und Winter zu vergleichen, ist die jährliche Globalstrahlung wichtig, also die solaren Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kW/m2a). Für Deutschland liegt die Globalstrahlung bei durchschnittlich 100 bis 130 W/m2 . Daraus ergibt sich eine Jahressumme zwischen 900 und 1.200 kWh/m2. Die meiste Globalstrahlung trifft den Nordosten und den Süden.

Ausrichtung und Dachneigung

Die Ausrichtung des Moduls Richtung Sonne und die Neigung des Dachs entscheiden darüber, wie viel von der Globalstrahlung in Strom umgewandelt werden kann. In Deutschland ist bei einer Ausrichtung nach Süden ein 28 Grad Neigungswinkel des Moduls optimal. Das gilt für Dachflächen genauso wie für Freilandflächen.

Natürlich richten Sie Ihren Hausbau nicht nach der optimalen Ausrichtung der Photovoltaikanlage und der Dachneigung, sondern danach, wie die Gegebenheiten sind. Wenn Sie es doch können, dann ist eine Dachneigung zwischen 20 und 30 Grad und eine Ost-West-Ausrichtung ideal. Eine Ost-West-Anlage hat für den Eigenverbrauch Vorteile, weil Sie die gesamte Dachfläche nutzen können und schon morgens früh und abends lang Ihren eigenen Strom verbrauchen können. Dagegen haben Sie bei einer Anlage mit südlicher Ausrichtung erst morgens ab etwa 8 Uhr eigenen Strom. Abends scheint hier die Sonne nur bis gegen 18 Uhr auf die Solarmodule. Zwar produziert die PV-Anlage auf der Südseite etwas mehr Strom, der dann allerdings als Überschuss ins Netz eingespeist wird. Sie haben weniger Strom für den Eigenverbrauch.

Oft wird uns die Frage gestellt, was es ausmacht, wenn das Haus nicht genau Ost-West steht. Denn dadurch ergeben sich Ausrichtungen nach Nord-Osten und Süd-Westen. Unsere Simulationen ergeben immer wieder, dass das keinen Einfluss auf den Ertrag hat: Die eine Dachseite produziert etwas mehr und die andere etwas weniger Strom – so einfach ist das.

Auch auf Flachdächern eignen sich Aufständerungen für eine Ost-West-Ausrichtung. Bei Dächern mit Ost-West-Ausrichtung müssen Sie mit etwa 10 Prozent weniger Ertrag pro Jahr rechnen, was allerdings nicht ins Gewicht fällt. Denn Sie nutzen doppelt so viel Dachfläche und verwerten den Solarstrom besser als Eigenstrom.

Verschattung

Früher hieß es, dass die Verschattung oder der Schatten der Feind der Photovoltaik sei. Was auch stimmte, denn alle Photovoltaikanlagen waren in Reihe geschaltet. Das heißt, die Module waren plus, minus, plus, minus, plus, minus aneinander gekoppelt, wie eine Weihnachtslichterkette. So entschied das schlechteste Modul, wie viel Strom alle anderen Module produzieren konnten. Die Reihenschaltung richtet sich also nach dem schlechtesten Modul, was dann von Nachteil war, wenn genau dieses Modul beschattet war.

Daraufhin haben die Hersteller von Wechselrichtern ihr Verschattungs-Management weiterentwickelt. Heute ist es soweit, dass einzelne Module Steuerungen erhalten oder sogar die komplette Anlage mit einem System auf Modulebene ausgerüstet und jedes Modul einzeln gesteuert wird. So ist das Problem der Verschattung gelöst und spielt keine Rolle mehr.

Optimierungsmöglichkeiten für die Photovoltaikanlage

Welche Möglichkeiten haben Sie, Ihre PV-Anlage zu optimieren? Zum einen können Sie bei der Planung auf die Ausrichtung Ihres Hauses und die Dachneigung achten. Zum anderen ist es sinnvoll, dass die Bäume im Garten immer gut gestutzt sind und diese nicht über die Module ragen. Stellen Sie sich dafür auch gut mit Ihrem Nachbarn, damit er seine Bäume ebenfalls regelmäßig stutzt :). Eine gute Qualität der Module und ein Wechselrichter mit Einzelmodul-Monitoring haben ebenfalls positiven Einfluss auf den Solarertrag.

Auswahl der Module

Die Auswahl der Module ist ein umfangreiches Thema, mit dem Sie sich lang beschäftigen können. Es gibt über 200 Hersteller auf der Welt und jeder nimmt für sich in Anspruch, das beste, effizienteste oder günstigste Produkt auf dem Markt zu haben. Auch wenn es von außen einfach aussieht: Ein Modul hat viele Komponenten, bei denen es auf gute Qualität und Verarbeitung ankommt. Effiziente Module bringen auch bei geringerer Sonneneinstrahlung gute Erträge. Zurzeit ist der Wirkungsgrad bei 18 %, Spitzenwerte bei etwa 22 %. Die Leistung der meisten Module liegt zwischen 300 und 350 Watt Peak (Wp) . Das bedeutet, dass es unter Standardtestbedingungen in einer Stunde 300 bis 350 Watt Strom erzeugt.

Wir unterteilen die Module in 3 Kategorien:

  1. PV-Module für Projekte: Hier zählt allein, dass sie der Norm entsprechen und günstig sind. Für Gewerbetreibende und Privathaushalte empfehlen wir diese Module nicht.
  2. Premium-Module: Hier merkt man, dass sich der Hersteller viele Gedanken gemacht hat. Die Module sind stabiler, es wird kein Silikon verwendet, die Qualität der Kabelanschlussdosen und Reflektionsbeschichtung sind hervorragend. Herstellung und Sortierung der Zellen sind ebenfalls optimal. Wir achten bei der Auswahl darauf, ob sie in guter Qualität produziert werden, es Reklamationen gab und das Unternehmen stabil ist. Das ist wichtig, damit Garantien später auch eingelöst werden.
  3. High-End-Module: Hier ist das Beste vom Besten ohne Rücksicht auf Wirtschaftlichkeit verbaut. Zum Beispiel wird wegen der Optik auf die silbernen Drähte auf der Vorderseite verzichtet. Das bringt zusätzlich noch mehr Einstrahlungsfläche und deshalb höhere Erträge.

Maximale Erträge für kleine Flächen.

Für Ein- und Zweifamilienhäuser haben sich in den letzten Jahren monokristalline Module (im Gegensatz zu polykristallinen Solarmodulen) am Markt behauptet, da sie höhere Wirkungsgrade aufweisen. Für kleine Dächer eignen sich monokristalline Solarmodule besonders gut.

Wechselrichter für die PV-Anlage

Das Herzstück der Photovoltaik ist der Wechselrichter, der einen hohen Einfluss auf den Ertrag der PV-Anlage hat. Warum? Weil der Sonnenstrom zuerst durch den Wechselrichter geleitet werden muss, damit der Gleichstrom in Wechselstrom gewandelt wird. Erst dann können Sie ihn in Ihrem Haushalt nutzen. Normal sind Wirkungsgrade zwischen 95 und 98 %. Wechselrichter ohne Trafo erreichen etwa 98 % Wirkungsgrad.

Wechselrichter mit Trafo liegen bei 95 bis 96 %. Das liegt daran, dass der PV-Generator und das Versorgungsnetz zwei getrennte Stromkreise bilden und der Strom über den Trafo übertragen wird. Vorteil ist, dass die Wechselrichter mit Trafo die elektrischen Sicherheitsanforderungen leichter einhalten.

Welcher Wechselrichter für Sie der passende ist, hängt außerdem von Anforderungen ab.

  • Basis: Wenn der Wechselrichter einfach laufen soll, Sie ihn selbst überwachen und in Kauf nehmen, dass die Lebensdauer nicht so lang ist, dann eignet sich ein Gerät, bei dem die Anschaffungskosten nicht so hoch sind.
  • Premium: Herstellung in Deutschland, hohe Qualität, funktionierender Support und gutes Monitoring erhalten Sie, wenn Sie sich für diese Kategorie entscheiden.
  • High End: Einzelmodul-Steuerung, lange Garantiezeiten, Überwachung der Anlage bis zur kleinsten Ebene – bei dieser Variante müssen Sie sich um nichts kümmern.

Standort

Natürlich ist die Sonneneinstrahlung im Süden höher als im Norden. So erreicht Bayern Sonneneinstrahlungswerte von etwa 1.300 kWh/m2 im Jahr, Schleswig-Holstein liegt bei 1.100 kWh/m2 im Jahr. Doch egal, wo die Photovoltaik-Anlage steht: Sonnenstrom lohnt sich immer, denn er kostet nur ein Drittel so viel wie aus dem Stromnetz. Im Norden Deutschlands zahlen Sie dafür zwischen 9 und 11 Cent für die kWh Solarstrom, in Süddeutschland liegt der Preis zwischen 7 und 8 Cent. Wenn Sie Strom aus dem Netz beziehen, zahlen Sie zurzeit rund 30 Cent pro kWh.

Auch im nicht so sonnenverwöhnten Norden können Sie Ihren Strombedarf decken, und zwar mit flächenmäßig größeren Anlagen und leistungsstärkeren Modulen.

Jahreszeit

Im Sommer haben wir viel Sonne und sie steht hoch, im Winter steht sie tief und scheint wenig – das bringen die Jahreszeiten so mit sich. So liegt der PV-Ertrag im Sommer bei etwa 70 % und im Winter nur bei 30 %. Auch wenn wir die höchste Sonneneinstrahlung zwischen Mai bis September haben, bringen die Wintermonate Oktober bis April einen PV-Ertrag von immerhin 350 bis 400 kWh/m2 ein.

Wie Sie Ihren Solarstrom am besten übers Jahr verteilen, zum Beispiel durch eine Cloud-Lösung, erfahren Sie von Ihrem Solateur.

Tagesverlauf

Am meisten Strom erzeugt die Solaranlage zur Mittagszeit, da die Sonne dann am höchsten steht. Aber auch am späteren Vormittag und am Nachmittag gibt es einen ordentlichen Ertrag durch die Sonneneinstrahlung. Geht die Sonne unter, wird kein Strom mehr erzeugt. Fest steht: Die Stromproduktion Ihrer PV-Anlage passt sich nicht Ihrem Tagesablauf an. Gerade morgens und abends, wenn kein oder kaum Strom vom Dach kommt, wird in den Haushalten viel Strom benötigt, zum Beispiel zum Kaffee kochen, Essen zubereiten und fernsehen.

Daher empfiehlt es sich, die Abläufe im Haushalt etwas anzupassen, beispielsweise indem die Waschmaschine über Mittag, wenn es viel Strom gibt, automatisch läuft. Warmwasser sollte ebenfalls tagsüber bereitet werden – das ist günstiger als nachts. Wenn Sie am Samstag frei haben, können Sie dann Ihr E-Auto aufladen. Daneben lohnt es sich, einen Stromspeicher zu installieren.

Welche Kennzahlen gibt es für den Ertrag einer Solaranlage?

Lesezeit: 1:30 Min.

Kilowatt peak – kWp

Der gängige Begriff für die Leistung auf dem Dach ist kWp, was für Kilowatt peak steht. Peak bedeutet Höchstleistung und ist die maximale Leistung, die eine Anlage theoretisch bringen kann.

Auch die Leistung eines Moduls wird mit kWp oder mit Watt Peak angegeben, beispielsweise 320 Watt Peak. Das ist der theoretische Wert, wieviel Strom dieses Modul unter Laborbedingungen, bei einer gewissen Temperatur produzieren kann. Diese kWp werden in der Praxis nie erreicht, denn Laborbedingungen herrschen in der Natur nur sehr selten.

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Kilowattstunde – kWh

Kilowattstunden geben die Strommenge an, die die Photovoltaikanlage produziert. Sie sind die Maßeinheit für Energie. Wie viel ist eine Kilowattstunde? Eine kWh entspricht der Energie, die Ihre Anlage mit der Leistung von einem Kilowatt in einer Stunde erzeugen kann. Das klingt erst einmal ziemlich abstrakt. Anhand von ein paar Beispielen wirds deutlicher:

Mit einer Kilowattstunde Strom können Sie

  • 7 Stunden lang fernsehen
  • zweimal die Waschmaschine nutzen, wenn es eine moderne Waschmaschine ist
  • einen Kuchen backen
  • 100 Stunden lang eine helle LED Lampe angeschaltet lassen

In Kilowattstunden messen Sie auch Ihren Ertrag.

Eigenverbrauch

Eigenverbrauch ist die Strommenge, die Sie für Ihren Haushalt verbrauchen. Hier sparen Sie momentan 25 bis 30 Cent pro kWh gegenüber dem gekauften Strom.

Überschuss-Einspeisung

Der Strom, den Sie nicht verbrauchen, wird ins Netz eingespeist. Hierfür erhalten Sie zurzeit rund 9 Cent/kWh.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Moduls ist die Wattleistung pro Quadratmeter. Machen Sie sich also keinen Kopf, wenn Sie insgesamt 10 kWp angeboten bekommen mit Modulen mit einem niedrigeren Wirkungsgrad. Dann brauchen die einfach einen Quadratmeter mehr. Der Wirkungsgrad des Moduls hat auf den Ertrag keine Auswirkung, sondern es kommt darauf an, wie viel kWp auf dem Dach sind. So einfach ist das.

Abregelung

Sie haben vielleicht schon von der 70-Prozent-Regelung oder der 50-Prozent-Regelung gehört. Die Abregelung oder Wirkleistungsbegrenzung schützt Stromnetze vor Überlastung und ist seit 2012 im Erneuerbaren-Energien-Gesetz (EEG) festgeschrieben. Durch dieses Gesetz haben die Netzbetreiber das Recht, eine fernbedienbare Steuerungseinheit zu verlangen, über die sich die Einspeisung ins Netz drosseln lässt.

Da die Kosten für diese Steuerung für privat genutzte Anlagen viel zu hoch sind, dürfen Sie als Hausbesitzer bis zu einer Anlagengröße von 30 kWp darauf verzichten – unter der Voraussetzung, dass Sie höchstens 50 oder 70 Prozent der Maximalleistung ins Netz einspeisen. Das führt zu kleinen Einbußen von etwa 2-5% am Jahresertrag, weshalb man dann gerne zur dynamischen Regelung greift. Was es mit der dynamischen und starren Regelung auf sich hat, erklären wir beim Thema Einspeisung.

Welche Dachfläche bringt ausreichend Ertrag?

Lesezeit: 1:17 Min.

Wie groß muss das Dach sein, damit die Photovoltaikanlage genügend Ertrag bringt? Eine oft gestellte Frage, die wir nicht generell beantwortet können. Aber es gibt ein paar Eckpunkte, die dabei hilfreich sind.

Wir kalkulieren folgendermaßen: 6 Quadratmeter sind ein kWp. Ein kWp erzeugt durchschnittlich 800 bis 1000 Kilowattstunden bei uns in Deutschland. Das heißt also, 6 m2 Fläche, die Sie belegen können, bringen Ihnen zwischen 800 und 1000 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Schauen Sie also, wie viele m2 Ihr Dach hat. Ziehen Sie die Fläche für Fenster und Kamin großzügig ab. Dann wissen Sie in etwa,  wie viel Platz Sie zur Verfügung haben.

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Dann kommt es außerdem darauf an, wie viel Strom Sie verbrauchen. Über den Daumen geschätzt benötigen Sie pro Person im Haushalt etwa 1000 Kilowattstunden, wobei Sie für eine Person am besten etwas mehr berechnen. Das heißt also, drei Personen verbrauchen rund 3500 Kilowattstunden pro Jahr. Sie brauchen entsprechend mehr, wenn Sie

  • eine Gas- oder Ölheizung haben
  • mit einer alten Holzheizung oder elektrisch heizen
  • elektrisch Warmwasser erzeugen

In Zukunft kommt noch die Klimatisierung hinzu, wenn unsere Sommer immer wärmer werden. Dafür können Sie Ihre Photovoltaikanlage natürlich auch nutzen. Den Strom können Sie auch für die Elektromobilität einsetzen, für Ihr E-Bike, den Roller oder das E-Auto – diese Technologie wird sich in den nächsten Jahren rasant entwickeln.

Unser Tipp: Nutzen Sie Ihre Dachfläche so gut es geht aus, auch wenn Sie den Strom heute noch nicht komplett selbst verbrauchen und die überschüssige Energie einspeisen. So erhalten Sie zumindest etwa 10 Cent für die Kilowattstunde.

Was tun, wenn das Dach klein ist?

Wenn Ihr Dach klein ist, haben Sie die Möglichkeit, die Fläche durch eine Terrassenüberdachung zu vergrößern. Ebenso können Sie ein Holzlager, ein Carport oder eine Gartenhütte überdachen. Wichtig ist, dass für die Dachanlage auch ein Dach vorhanden ist.

Unser Tipp: Lassen Sie sich bei der Gemeinde eine Genehmigung dafür geben, evtl. auch formlos, falls keine Genehmigung nötig sein sollte. So ist Ihr Dach als Dach anerkannt.

Auch an einer Fassade lassen sich Photovoltaikmodule anbringen. Für Fassadenanlagen gilt ebenfalls die Vergütung des EEG.

Übersicht: Ertrag einer Photovoltaikanlage

Lesezeit: 20 Sek.

Natürlich kann man nicht genau sagen, wie groß die Dachfläche sein muss, um eine bestimmte Anzahl von Personen in einem Haushalt mit Sonnenenergie zu versorgen.

Damit Sie eine ungefähre Vorstellung bekommen, haben wir ein paar Beispiele in der Tabelle zusammengefasst.

DachflächePersonen im HaushaltVerbrauch kWh pro Jahr
30 m² (5 m x 6 m) 2–3 3000–4000
40 m² (5 m x 8 m)2–3 (mit Wärmepumpe)7000
60 m² (7 m x 9 m)3–5 (mit E-Auto) 7000 (Rest für Tochter mit der Cloud)

Unser Tipp: Bevor Sie vorschnelle Schlüsse ziehen, lassen Sie sich von einem Fachmann beraten.

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