Telefonische ExpertenberatungKostenloses AngebotInternationale Markenhersteller

Grundlagen

Photovoltaik Ertrag - Auf diese Einfluss­faktoren sollten Sie achten

Nicht nur die Auswahl der richtigen Photovoltaikmodule bestimmen den Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage. Auch der Standort, die Ausrichtung und der verwendete Wechselrichter nehmen Einfluss. Wir stellen die wichtigsten Einflussgrößen Ertrag einer Photovoltaikanlage vor und erklären wie man diesen maximieren kann.

Photovoltaik Module

Sonneneinstrahlung

Photovoltaikanlagen nutzen die Strahlungsenergie der Sonne zur Stromerzeugung. Die Sonneneinstrahlung ist daher der wichtigste Einflussfaktor auf den Ertrag der Anlage. Je nach Standort der Anlage kann die Strahlung stark variieren und auch die aktuelle Jahres- bzw. Tageszeit beeinflusst die Strahlungsstärke.  

Standort

Grundsätzlich gilt: Im Süden ist die Sonneneinstrahlung höher als im Norden. So erzielen Länder im Süden Europas, wie etwa Spanien oder die Türkei, Einstrahlungswerte von über 1.800 kWh/m² pro Jahr.  In Deutschland liegt die Sonneneinstrahlung etwa zwischen 1.000-1.300 kWh/m² und Jahr. Bayern erreicht hier mit 1.300 kWh /m² und Jahr besonders gute Werte, während eine Anlage in Schleswig-Holstein nur auf Einstrahlungen von weniger als 1.100 kWh pro Quadratmeter kommt.

Das heißt aber nicht, dass eine Photovoltaikanlage hier nicht lohnenswert ist. Selbst in Norddeutschland betragen die Stromgestehungskosten nach einer Studie des Fraunhofer Instituts mittlerweile nur noch 9,89 – 11,54 Cent. In Süddeutschland kostet die kWh Solarstrom aus einer Hausdachanlage sogar nur 7,23 – 8,43 Cent pro kWh. Damit kostet Strom aus der Photovoltaikanlage höchstens ⅓ so viel wie Strom aus dem Netz. Der Strompreis liegt aktuell nämlich bei durchschnittlich 30 Cent pro kWh. Somit lohnt sich jede kWh selbst erzeugter Sonnenstrom.

Sonneneinstrahlung_Deutschland
Quelle: SolarGIS

Jahreszeit

Im Sommer sind die Tage länger und es gibt mehr Sonnenstunden. Daher ist der Photovoltaik Ertrag im Sommer deutlich höher als in den Wintermonaten. Insgesamt werden etwa 70% des Ertrags einer Photovoltaikanlage im Sommer erzeugt und nur 30% entfallen auf die Wintermonate.

Tagesverlauf

Photovoltaikanlagen erzeugen in den Mittagsstunden am meisten Strom, denn zur Mittagszeit steht die Sonne am höchsten am Himmel und das Sonnenlicht kann senkrecht auf die Modulfläche treffen. Aber auch zu anderen Tageszeiten wie etwa am Nachmittag oder späten Vormittag werden beachtliche Erträge erzielt. Wenn die Sonne untergegangen ist, wird hingegen überhaupt kein Strom mehr erzeugt.Da sich der Strombedarf eines Haushalts nicht der Stromproduktion der Photovoltaikanlage anpasst und vor allem in den Morgen- und Abendstunden Lastspitzen erreicht werden, lohnt sich die Kombination von Photovoltaikanlage und Stromspeicher. Stromspeicher speichern überschüssigen Mittags erzeugten Strom einfach zwischen und stellen ihn für die Nutzung am Abend oder Morgen bereit.
Solarstromproduktion im Tagesverlauf

Ausrichtung der Module

Optimale Erträgen erhalten Sie bei etwa 30 Grad Modulneigung und Südausrichtung. Abweichungen von dieser Ausrichtung mindern den Ertrag allerdings nur geringfügig. Auch eine nach Süden ausgerichtete Anlage mit einer Modulneigung von 60 Grad erzielt so noch über 90% des Maximalertrags. Bei 45 Grad Abweichung zur Südausrichtung werden sogar noch 95% des maximal möglichen Ertrags erwirtschaftet.

Verschattung

Sind die Module durch Bäume, Schornsteine oder andere Hindernisse verschattet, können erhebliche Mindererträge auftreten. Bereits eine Teilverschattung eines Moduls kann spürbare Ertragsverluste verursachen. Denn sind die Module in sogenannten Strings verbunden, wird der gesamte Stromfluss durch das verschattete Modul behindert. Abhilfe können Bypassdioden schaffen, die die verschatteten Teile der Module überbrücken. Außerdem ist es möglich störende Objekte zu entfernen.Wegatech führt vor Projektstart stets eine individuelle Verschattungsanalyse durch und ermittelt inwieweit schattenwerfende Objekte den Ertrag Ihrer Anlage mindern. Sind die Verschattungen konstant, ist es möglich verschattete Modulbereich einfach am Wechselrichter zu separieren. Bei wandernden Verschattungen können Leistungsoptimierer installiert werden.

Auswahl der Module

Natürlich ist die Auswahl der richtigen Photovoltaikmodule fast ebenso entscheidend wie die eintreffende Sonnenstrahlung. Denn effiziente Module können auch bei niedriger Sonneneinstrahlung gute Erträge erzielen.Der nominelle Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen stieg in den letzten Jahren um 0,3% jährlich. Aktuell erreichen Photovoltaikmodule einen mittleren Wirkungsgrad von 17%, Spitzenwerte liegen bei rund 20%. Die meisten Module haben heute eine Leistung von etwa 300 Watt Peak (Wp) . Das bedeutet ein Modul kann unter Standardtestbedingungen (STC) in einer Stunde 300 Watt Strom erzeugen.Häufig stehen Käufer vor der Wahl zwischen mono- und polykristallinen Modulen. Möchten Sie die Erträge Ihrer Anlage auf kleiner Fläche maximieren, sollten Sie sich für monokristalline Module entscheiden. Diese sind zwar etwas teurer als polykristalline Module, erreichen aber höhere Wirkungsgrade.

Nimmt die Leistung der Module im Laufe der Jahre signifikant ab?

Nein. Die Leistung eines Photovoltaikmoduls mindert sich jährlich kaum merklich. Pro Jahr beträgt die durchschnittliche Minderung des Wirkungsgrades der gesamten Anlage etwa 0,1%. Zudem gewähren die Modulhersteller eine 20-25 jährige Leistungsgarantie auf 80% der Nennleistung der Module. Das sichert Anlagenbetreiber vor Ertragsverlusten ab.

Eingesetzter Wechselrichter

Auch der Wechselrichter nimmt einen bedeutenden Einfluss auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Der erzeugte Solarstrom muss vor dem Verbrauch im Haushalt erst durch einen Wechselrichter geleitet werden, der den erzeugten Gleichstrom  in nutzbaren Wechselstrom wandelt. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters limitiert somit unmittelbar den nutzbaren Anlagenertrag.

Doch welchen Wirkungsgrad hat ein guter Wechselrichter? Dadurch, dass der tatsächliche Wirkungsgrad von der momentan erzeugten Strommenge abhängt und daher variiert, nennen viele Hersteller einen Wirkungsgrad unter Idealbedingungen. Diese Spitzenwirkungsgrade werden in der Praxis jedoch selten erreicht. Wichtiger ist der sogenannte “europäische Wirkungsgrad”, der den gemessen durchschnittlichen Wirkungsgrad bei in Europa üblichen Wetterbedingungen angibt. Typische Wirkungsgrade von Wechselrichtern liegen bei 95-98%.

Besonders hohe Wirkungsgrade von etwa 98% erreichen Wechselrichter ohne Trafo. Wechselrichter mit Trafo, bei denen der PV-Generator und das Versorgungsnetz zwei getrennte Stromkreise bilden und der Strom über den Trafo übertragen wird, erreichen lediglich Wirkungsgrade von etwa 95-96%. Dafür halten Wechselrichter mit Trafo elektrische Sicherheitsanforderungen problemloser ein.

Ertragsverluste durch Abregelung des Wechselrichters

Damit das Stromnetz nicht durch Überlastung zusammenbricht, muss der Netzbetreiber sicherstellen, dass die Solaranlage im Fall von Stromüberschüssen abgeschaltet werden kann. Hierzu integriert der Netzbetreiber eine Steuerungseinheit in die Solaranlage, mit der die Anlage ferngesteuert werden kann.

Seit 2012 bietete das EEG Anlagenbesitzern mit einer Photovoltaikanlage kleiner 30 kWp eine Alternative. Statt des Einbaus der Steuerungseinheit, ist es alternativ möglich die sogenannte “70% Regelung” zu wählen und den Wechselrichter von Anfang an auf 70% der maximalen Modulleistung zu begrenzen. Durch diese Regelung können Anlagenbetreiber unabhängiger vom Netzbetreiber sein, müssen aber auch die hierdurch entstehenden Ertragsverluste in Kauf nehmen. Diese sind jedoch deutlich geringer als häufig vermutet. Nur an sehr sonnigen Sommertagen erzeugt ihre Photovoltaikanlage mehr als 70% ihrer Nennleistung. Insgesamt gehen durch die 70% Regelung nur etwa 2-3% des jährlichen Ertrags der Photovoltaikanlage verloren. Außerdem kann die Abregelung durch einen hohen Eigenverbrauch verhindert werden.

Die 70%-Abregelung ist nicht die einzige Vorschrift zur Abregelung von Photovoltaikanlagen. Auch bei Inanspruchnahme einer staatlichen Förderung, wird in einigen Fällen, die Begrenzung der Einspeiseleistung der Photovoltaikanlage auf 60% oder sogar 50% der Nennleistung gefordert – und das über die gesamte Lebenszeit der Anlage.

Achtung: Vor Einwilligung in eine Abregelung sollten sie immer prüfen, ob die Vorteile der Abregelung die hierdurch entstehenden Ertragsverluste aufwiegen.

Verschaltung der Module & Kabelauswahl

Photovoltaikanlagen lassen sich in Parallel- oder Reihenschaltung mit dem Wechselrichter verbinden. Die Art der Verschaltung hat direkten Einfluss auf den Ertrag der Anlage. Bei der Reihenschaltung existiert das Problem, dass eine abgeschwächte Leistung eines Solarmoduls, etwa durch Verschattung, die Leistung der gesamten Anlage mindert. Zum Ausgleich können hier Bypassdioden eingesetzt werden.Wählt man die Parallelschaltung, ist die Leistungsminderung bei Verschattung deutlich niedriger. Allerdings müssen alle Module durch Kabel mit dem Wechselrichter verbunden werden. Das ist aufwendig und führt zu langen Kabeln, die die Leitungsverluste erhöhen.

Für die Verkabelung gilt: Die verwendeten Kabel, sollten nicht zu lang sein und möglichst dicke Leitungsquerschnitte haben, um Verluste zu minimieren.

Kennzahlen für den Ertrag einer PV-Anlage

Stromproduktion in KWh

Eine Möglichkeit den Stromertrag einer Photovoltaikanlage zu messen, ist die Bestimmung ihrer Energieproduktion innerhalb eines Jahres. Die Energieproduktion wird in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Ist die Anlage bereits in Betrieb, werden die durch die Photovoltaikanlage produzierten kWh einfach jährlich abgelesen. Ist die Anlage hingegen noch nicht in Betrieb, kann nur eine Schätzung anhand des gegebenen Anlagenstandorts und der Anlagenparameter vorgenommen werden.

Spezifischer Ertrag

Der spezifische Ertrag bezieht die tatsächliche Stromproduktion der Photovoltaikanlage in Kilowattstunden (kWh) auf die Nennleistung der Photovoltaikanlage in Kilowattpeak (kWp). Häufig wird hier der Zeitraum ein Jahr gewählt. Der spezifische Ertrag ermöglicht den direkten Vergleich von Anlagen mit verschiedenen Anlagengrößen.

Spezifischer Ertrag = Jahresenergie / Nennleistung der Anlage (kWh/kWp)

Beispiel:

4500 kWh (Jahresertrag Ihrer Photovoltaikanlage) / 5 kWp (Nennleistung der Anlage)

Spezifischer Ertrag = 900 kWh / kWp

Der durchschnittliche jährliche spezifische Anlagenertrag in Deutschland beträgt etwa 1.000 kWh / kWp.

Checkliste: Kann mein Dach einen ausreichenden Anlagenertrag erzeugen?

Treffen die folgenden Angaben auf Ihr Dach zu, so ist die Installation einer Photovoltaikanlage in der Regel sinnvoll und Sie können sich mit der weiteren Anlagenplanung befassen.

  1. Das Dach ist überwiegend unverschattet (keine großen Bäume in der unmittelbaren Umgebung). 

  2. Sie haben mindestens 15 Quadratmeter Dachfläche zur Installation der Module.  

  3. Ihr Dach ist nicht ausschließlich nach Norden ausgerichtet (auch nach Norden ausgerichtete Anlagen können sich lohnen, sofern die Module in einem flachen Winkel aufgeständert sind, hier ist aber eine genaue Prüfung wichtig).

Jetzt eigene Photovoltaikanlage planen

Ähnliche Artikel

tesla-powerwall-2-crop

Hol dir Deine Tesla. Zum Aktionspreis!