Photovoltaik Ertrag:
Mit diesem Ertrag können Sie rechnen
Der Photovoltaik-Ertrag gibt die Menge an elektrischer Energie an, die eine Solaranlage über einen bestimmten Zeitraum erzeugt, gemessen in Kilowattstunden (kWh). Er hängt von Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Modultyp, Verschattung und Wetter ab. Der Ertrag ist wichtig für die Bewertung der Rentabilität und Effizienz der Anlage.
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Richard Köller Aktualisiert 19.03.2024 Lesezeit: 11 Minuten
Was ist der Ertrag einer Photovoltaikanlage?
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage bezieht sich auf die Menge an elektrischer Energie, die die Anlage über einen bestimmten Zeitraum hinweg erzeugt. Er wird üblicherweise in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Sonneneinstrahlung, die Leistungsfähigkeit der Solarzellen, mögliche Verschattung, Wetterbedingungen und die Wartung der Anlage. Ein höherer Ertrag bedeutet, dass die Anlage mehr Energie erzeugt und somit effizienter arbeitet. Der Ertrag ist ein wichtiger Indikator für die Rentabilität und den Erfolg einer Photovoltaikanlage.
Kennzahlen für die Bestimmung des Photovoltaik Ertrages
Bei der Bewertung des Ertrages von PV-Anlagen spielen drei Kennzahlen eine zentrale Rolle: Kilowattstunden (kWh), Kilowatt peak (kWp) und der spezifische Ertrag. Im Folgenden wird kurz erläutert, was diese Kennzahlen bedeuten und wie sie berechnet werden:
Kilowattstunden (kWh):
Kilowattstunden (kWh) sind eine Maßeinheit für Energie. Sie geben an, wie viel elektrische Energie innerhalb eines bestimmten Zeitraums erzeugt, übertragen oder verbraucht wird.
Kilowatt peak (kWp):
Kilowattpeak (kWp) ist die maximale Leistung, die eine Photovoltaikanlage unter Standardtestbedingungen erzeugen kann. Es ist eine Kennzahl, die die Größe und Leistungsfähigkeit der Anlage beschreibt.
Spezifischer Ertrag:
Der spezifische Ertrag bezieht sich auf die Menge an elektrischer Energie, die eine Photovoltaikanlage pro installierter Leistung, typischerweise in Kilowattpeak (kWp), erzeugt. Er wird üblicherweise in Kilowattstunden pro Kilowattpeak (kWh/kWp) gemessen und dient dazu, die Effizienz und Leistungsfähigkeit von Solaranlagen zu bewerten. Ein höherer spezifischer Ertrag deutet darauf hin, dass die Anlage effizienter arbeitet und mehr Energie pro installiertem Kilowattpeak erzeugt. Dies ist eine wichtige Kennzahl bei der Bewertung der Rentabilität und Leistung von Photovoltaikanlagen.
Einflussfaktoren auf den Photovoltaik Ertrag
Die Menge an Kilowattstunden Solarstrom, die eine PV-Anlage erzeugt, wird von zahlreichen Faktoren beeinflusst. Im weiteren Verlauf betrachten wir diese genauer.
Leistung der Photovoltaikanlage
Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird unter Standardtestbedingungen (STC) und Normalbetriebszuständen (NOTC) gemessen. Unter STC, die in der Regel bei einer Sonneneinstrahlung von 1000 W/m², einer Zelltemperatur von 25°C und einem Luftmasseindex von 1,5 definiert sind, gibt die Anlage ihre maximale Leistung in Kilowattpeak (kWp) an. Diese Angabe hilft, die Größe und Kapazität der Anlage zu bestimmen.
NOTC hingegen beschreibt die Leistung einer Photovoltaikanlage unter realen Betriebsbedingungen, wie sie häufig in der Praxis auftreten. NOTC berücksichtigt Faktoren wie variierende Sonneneinstrahlung, Temperaturschwankungen und Verschattung. Die Leistung der Anlage unter NOTC kann daher niedriger sein als unter STC-Bedingungen. Dies ist wichtig, um die tatsächliche Leistungsfähigkeit der Anlage unter realen Bedingungen zu verstehen und die erwarteten Erträge genauer zu prognostizieren.
Durch die Berücksichtigung von STC und NOTC können Anlagenbetreiber und Planer eine realistischere Einschätzung der Leistung und Erträge einer Photovoltaikanlage erhalten und entsprechende Maßnahmen zur Optimierung und Planung treffen.
Auswahl der Solarmodule
Bei der Auswahl von Solarmodulen ist es wichtig, auf den Wirkungsgrad, die Haltbarkeit, die Leistungsgarantie, die Herstellerreputation und das Design zu achten. Diese Faktoren beeinflussen die Leistung und Rentabilität Ihrer Photovoltaikanlage.
Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls wird durch mehrere Faktoren beeinflusst. Dazu gehören die Qualität der Materialien, aus denen das Modul hergestellt ist, die Technologie der Solarzellen, die Reflexionsverluste, die Temperatur und die Ausrichtung des Moduls zur Sonne. Ein höherer Wirkungsgrad bedeutet, dass das Modul mehr Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln kann, was zu einer effizienteren Energieerzeugung führt. Daher ist es wichtig, Solarmodule mit einem hohen Wirkungsgrad für maximale Leistung und Rentabilität auszuwählen.
Auswahl des Wechselrichters
Der Wechselrichter spielt eine weitere entscheidende Rolle für den Stromertrag einer PV-Anlage, da er den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandelt. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters ist ausschlaggebend für die Höhe des tatsächlich nutzbaren Anlagenertrags.
Dieser Wirkungsgrad variiert je nach der aktuell erzeugten Strommenge und ist nicht konstant. Hersteller geben oft Wirkungsgrade unter Idealbedingungen an, die in der Realität selten erreicht werden.
Im Gegensatz dazu gibt der sogenannte "europäische Wirkungsgrad" den durchschnittlichen Wirkungsgrad unter den in Europa typischen Wetterbedingungen an. Ein hochwertiger Wechselrichter weist üblicherweise einen Wirkungsgrad zwischen 95 und 98 Prozent auf.
Photovoltaik Ertrag Sonneneinstrahlung und die geografische Lage der Anlage
Die Lokalisation der PV-Anlage spielt eine entscheidende Rolle für ihren Ertrag, da die Sonnenenergie weltweit in unterschiedlicher Intensität vorkommt. Standorte weiter nördlich weisen typischerweise eine schwächere Sonneneinstrahlung auf, was sich auch auf den Energieertrag auswirkt. Beispielsweise ist die Sonneneinstrahlung am Äquator deutlich stärker und übertrifft die in Deutschland um das 2,5-fache.
Die Globalstrahlung ist ein Maß für die aktuelle Sonneneinstrahlung und wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) gemessen. In Deutschland beträgt sie durchschnittlich etwa 133,67 W/m².
Die Gesamtsumme der Globalstrahlung über ein ganzes Jahr ergibt sich aus der Summierung dieser Werte und beträgt in Deutschland im Durchschnitt 1.144 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Die tatsächliche Höhe dieser Jahressumme variiert je nach Strahlenintensität und der Anzahl der Sonnenstunden. Zum Beispiel beträgt die jährliche Globalstrahlung in Bayern etwa 1.300 kWh/m², während sie in Schleswig-Holstein etwa 1.100 kWh/m² beträgt.
Auswirkung des Neigungswinkel und der Ausrichtung auf den Photovoltaik Ertrag
Quelle: https://www.dwd.de/ Das Strahlungsjahr 2023
Die Ausrichtung des Dachs spielt eine entscheidende Rolle für die Leistung einer Solaranlage. Während eine Südausrichtung die besten Ergebnisse liefert, weisen die meisten Dächer in andere Richtungen, wobei sogar Photovoltaik auf der Nordseite unter bestimmten Bedingungen sinnvoll sein kann.
Ein weiterer entscheidender Faktor ist die Neigung des Dachs bzw. der Solarmodule bei Installationen auf Flachdächern. Idealerweise sollten die Sonnenstrahlen im rechten Winkel auf die PV-Module treffen. Dies ist jedoch in der Praxis aufgrund der Bewegung der Sonne über den Horizont im Laufe des Tages und der saisonalen Veränderungen schwierig zu realisieren. Daher ist ein optimaler Ertrag immer das Ergebnis einer komplexen Berechnung.
In Deutschland erzielt man die besten Solarerträge, wenn die PV-Anlage in einem Neigungswinkel von etwa 30 bis 45 Grad installiert ist. Dabei gilt: Je weiter die Abweichung von der Südausrichtung ist, desto flacher sollte der Neigungswinkel sein. Dies wird in der folgenden Tabelle verdeutlicht.
Photovoltaik Neigungswinkel Tabelle
Auswirkung von Verschattungen auf den Photovoltaikertrag
Moderne Photovoltaikanlagen zeigen auch bei Schatten eine gewisse Leistungsfähigkeit, jedoch beeinträchtigen Verschattungen den Ertrag einer PV-Anlage negativ. Der erste offensichtliche Grund liegt auf der Hand: Weniger Sonnenlicht bedeutet weniger Solarenergie.
Darüber hinaus hat selbst temporäre Verschattung eines einzelnen PV-Moduls einen nachteiligen Effekt. Dies liegt auch daran, dass Solarmodule normalerweise in sogenannten Strings in Reihe geschaltet sind, wodurch die Stromstärke vom schwächsten Modul abhängt.
Deshalb kann die Verschattung einer einzigen Solarzelle die elektrische Leistung des gesamten Strings mindern. Wenn der Installationsort regelmäßig im Schatten liegt, können sogenannte PV-Optimierer eine Lösung bieten. Diese kleinen Kästen werden an einzelne Solarmodule angeschlossen und regulieren die Stromparameter. Dadurch kann der Stromertrag um bis zu 25% gesteigert werden.
Eine noch bessere Lösung besteht darin, mögliche Verschattungen bereits bei der Planung der PV-Anlage zu berücksichtigen. Vertrauen Sie daher auf einen erfahrenen Solartechniker, der sein Fach versteht und diese Herausforderung erfolgreich bewältigt.
Photovoltaik Ertrag im Jahresverlauf
Eine typische Photovoltaikanlage erzeugt jährlich etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom pro installiertem Kilowatt Peak (kWp) Leistung. Die Stromerzeugung verteilt sich dabei auf 70% im Frühling und Sommer und 30% im Herbst und Winter. Der Monat mit der höchsten Stromerzeugung ist in der Regel der Juni.
Photovoltaik Ertrag im Sommer
Aufgrund der längeren Tage und der erhöhten Anzahl an Sonnenstunden werden in den Sommermonaten tendenziell die höchsten Strommengen erzeugt. Dennoch zeigt sich oft, dass der Frühling eine noch bessere Performance aufweist. Dies liegt daran, dass der Wirkungsgrad der PV-Zellen mit steigenden Temperaturen abnimmt.
Photovoltaik Ertrag im Winter
In den Herbst- und Wintermonaten erzeugen PV-Anlagen lediglich etwa 25 bis 30% des gesamten jährlichen Ertrags. Dies liegt daran, dass der Sonnenstand von Oktober bis März niedriger ist und die tägliche Sonneneinstrahlung reduziert ist. Außerdem kann die Anlage in der kalten Jahreszeit für einige Tage durch Schnee bedeckt sein.
Photovoltaik Ertrag im Tagesverlauf
Der Ertrag von Photovoltaikanlagen schwankt im Verlauf eines Tages. Der höchste Ertrag wird typischerweise zur Mittagszeit erzielt, wenn die Sonne am höchsten steht und senkrecht auf die Solarmodule trifft. Allerdings kann auch am Vormittag und Nachmittag eine beträchtliche Strommenge erzeugt werden. Nachts hingegen wird kein Strom produziert.
Ertrag in Berlin & Brandenburg
Um den Photovoltaik-Ertrag zu berechnen, benötigen Sie die folgenden Daten:
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Die installierte Leistung in Kilowatt Peak (kWp)
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Die Ausrichtung oder den Azimutwinkel
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Den Neigungswinkel oder Aufstellwinkel
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Der spezifische Jahresertrag in kWh pro kWp
Der spezifische Jahresertrag in Brandenburg liegt Stand 2024 bei 1.052 kwh/kwp und in Berlin bei 1.055 kwh/kwp.
Die Formel zur Berechnung des Photovoltaik-Ertrags lautet:
Anlagenleistung (kWp)× Ausrichtungsfaktor× Ø spez. Jahresertrag(kWh/kWp)
Den Ausrichtungsfaktor entnehmen Sie der folgenden Tabelle:
So funktioniert's
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