Der Photovoltaik Ertrag

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

Ausschlaggebend für den absoluten Ertrag ist die jährliche Globalstrahlung am Standort der Anlage. Es geht also um die solaren Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr (kW/m2a). Für Deutschland liegt die Globalstrahlung bei durchschnittlich 100 bis 130 W/m2 pro Stunde. Daraus ergibt sich eine Jahressumme zwischen 900 und 1.200 kWh/m2. Die meiste Globalstrahlung trifft den Nordosten und den Süden.

So hat sich die Globalstrahlung 2021 laut dem Deutschen Wetterdienst aufs Jahr verteilt:

Die Ausrichtung der Module Richtung Sonne und die Neigung des Dachs entscheiden darüber, wie viel von der Globalstrahlung Ihre PV-Anlage in Strom umwandeln kann. In Deutschland ist bei einer Ausrichtung nach Süden ein Neigungswinkel von 28 Grad optimal. Das gilt für Dachflächen genauso wie für Freilandflächen, denn dann trifft die Sonneneinstrahlung in einem 90 Grad Winkel auf die Module.

Natürlich richten Sie Ihren Hausbau nicht nach der optimalen Ausrichtung der Photovoltaikanlage, sondern nach Ihren Vorlieben und lokalen Vorschriften. 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 Ihren eigenen Strom morgens früh und abends lange 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 circa 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 bei einer südlich ausgerichteten Anlage daher weniger Strom für den Eigenverbrauch.

Oft wird uns die Frage gestellt, was es ausmacht, wenn das Haus nicht genau Ost-West steht und sich zum Beispiel die Ausrichtungen nach Nord-Osten und Süd-Westen ergeben. Die größten Erträge ergeben sich in Deutschland meist bei einer Ausrichtung zwischen 30 und 45 Grad. Eine Faustregel ist: Der Neigungswinkel der Anlage wird flacher, wenn die Abweichung zur Südseite zunimmt.

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.

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 Verschattungsmanagement 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.

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, die Bäume im Garten immer gut zu stutzen, sodass sie 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.

Die Auswahl der Module ist ein komplexes 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 PV-Modul hat viele Komponenten, bei denen es auf gute Qualität und eine ordentliche Verarbeitung ankommt. Effiziente Module bringen auch bei geringerer Sonneneinstrahlung gute Erträge. Der durchschnittliche Wirkungsgrad eines Moduls liegt bei 18 Prozent, Spitzenwerte bei etwa 22 Prozent. In absoluten Zahlen liegt der Ertrag eines Moduls bei 300 und 350 Watt Peak (Wp). Das bedeutet, dass es unter Standardtestbedingungen in einer Stunde 300 bis 350 Watt Strom erzeugt.

Wir unterteilen PV-Module in 3 Kategorien:

PV-Module für Projekte:

Hier zählt allein, dass sie der Norm entsprechen und günstig sind. Für Gewerbetreibende und Privathaushalte empfehlen wir diese Module nicht.

Premium-Module:

Hier merkt man, dass sich der Hersteller viele Gedanken gemacht hat. Die Module sind stabiler und 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.

High-End-Module:

Hier ist das Beste vom Besten ohne Rücksicht auf Wirtschaftlichkeit verbaut. Zum Beispiel wird auf die silbernen Drähte auf der Vorderseite verzichtet. Das bringt zusätzliche 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.

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, um im Haushalt genutzt werden zu können. Denn die PV-Anlage erzeugt Gleichstrom (DC), den der Wechselrichter in Wechselstrom (AC) für unser Stromnetz umwandelt.

Entscheidend für die Leistung des Wechselrichters ist sein Wirkungsgrad. Normal sind Wirkungsgrade zwischen 95 und 98 Prozent. Wechselrichter ohne Trafo erreichen etwa 98 Prozent Wirkungsgrad. Wechselrichter mit Trafo liegen bei 95 bis 96 Prozent. Das liegt daran, dass der PV-Generator und das Versorgungsnetz zwei getrennte Stromkreise bilden und der Strom über den Trafo übertragen wird.

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, guter Support und ein entsprechendes 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.

ESS Kempfle Bonus Tipp:

Achten Sie bei der Auswahl Ihres Wechselrichters auf den europäischen Wirkungsgrad. Dieser bezieht das Klima vor Ort in die Berechnung mit ein und ist daher realistischer als der Wirkungsgrad, der – genau wie bei den PV-Modulen – meist ein theoretisch erreichbarer Wert ist.

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 Photovoltaikanlage 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 42 Cent/kWh (Stand August 2022).

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

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. Ihre PV-Anlage produziert deshalb im Frühling und Sommer circa 70 Prozent des Jahresertrags, im Herbst und Winter circa 30 Prozent. Ein verbreiteter Irrglaube ist , dass der Ertrag im Sommer am höchsten ist. Das stimmt nicht! Denn im Sommer erhitzen sich die PV-Module meist viel zu sehr, wodurch ihre Leistung sinkt. Der höchste Ertrag wird daher im Frühling erreicht, wo es sonnig ist, aber die Zellen sich nicht so sehr aufheizen.

Auch wenn wir die höchste Sonneneinstrahlung zwischen Mai bis September haben, bringen die Wintermonate Oktober bis April erfahrungsgemäß einen PV-Ertrag von immerhin 350 bis 400 kWh/m² ein.

ESS Kempfle Bonus-Tipp

Lassen Sie Ihre PV-Anlage regelmäßig reinigen. Im Frühling und Sommer kann Blütenstaub den Ertrag senken, im Herbst und Winter Laub und Schnee. Zwar wäscht der Regen einen Teil davon meist wieder herunter. Eine professionelle Reinigung Ihrer PV-Anlage ist dennoch empfehlenswert, um Ertragseinbußen zu verhindern. Machen Sie das bitte nicht selbst! Die PV-Module könnten beschädigt werden. Zudem kann Ihnen bei Kletteraktionen auf dem Dach etwas passieren.

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. Das Problem liegt auf der Hand: Die Stromproduktion Ihrer PV-Anlage passt meistens nicht zum Tagesablauf. Gerade morgens und abends, wenn kein oder kaum Strom vom Dach kommt, wird im Haushalt in der Regel 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 automatisch über Mittag läuft, wenn es viel Strom gibt. Warmwasser sollte ebenfalls tagsüber bereitet werden, wenn möglich. Wenn Sie am Samstag frei haben, können Sie dann Ihr E-Auto aufladen.

Um den Eigenverbrauch zu steigern, empfiehlt es sich zudem, einen Stromspeicher zu installieren. Alternativ können Sie auch eine Solar Cloud nutzen. Gerne beraten wir Sie zur Steigerung Ihres Eigenverbrauchs.

Als Ertrag wird die Strommenge bezeichnet, die Ihre PV-Anlage im Jahr erzeugt. Sie wird in Kilowattstunden angegeben, kurz kWh. Am meisten profitieren Sie, wenn Sie den Großteil Ihres eigens erzeugten Solarstroms selbst verwenden und sich so die Stromkosten sparen. Dieses Ersparnis ist meist größer als die Einspeisevergütung, die sie für den „übrig“ gebliebenen Strom erhalten, den Sie nicht selbst verbrauchen, sondern ins Netz einspeisen.

Auf den finanziellen Ertrag, den Sie durch Ihre PV-Anlage erzielen, gehen wir weiter unten ein.

Beim spezifischen Ertrag handelt es sich um den Ertrag in Bezug auf die Nennleistung. Mit dem spezifischen Ertrag lassen sich Anlagen verschiedener Größe vergleichen. Sie berechnen ihn so:

Jahresenergie in kWh / Nennleistung Ihrer PV-Anlage in kWp = Spezifischer Ertrag

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 wird’s 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 den Ertrag Ihrer PV-Anlage.

Eigenverbrauch ist der erzeugte Solarstrom, den Sie in Ihrem Haushalt verbrauchen. Hier sparen Sie momentan circa 35 Cent/kWh gegenüber dem gekauften Strom (Stand: August 2022).

Der Strom, den Sie nicht verbrauchen, wird ins Netz eingespeist. Das ist der Überschuss Ihres selbst erzeugten Solarstroms. Hierfür erhalten Sie zurzeit rund 9 Cent/kWh für Anlagen bis 10 kWp.

Der Wirkungsgrad eines Moduls gibt die Wattleistung pro Quadratmeter an. Machen Sie sich also keinen Kopf, wenn Sie insgesamt 10 kWp angeboten bekommen, mit Modulen mit einem niedrigen 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.