Photovoltaik im Jahresverlauf und im Winter
Bei der Diskussion darüber, wie groß eine Photovoltaikanlage werden soll, fällt immer wieder der Begriff Jahresertrag. Beim Jahresertrag einer Photovoltaikanlage werden die Erträge einer installierten Anlage über ein Jahr hinweg addiert. Da der Ertrag auch von der Anlagengröße abhängt, wird oft der Ertrag in kWh pro kWp (Kilowattpeak) angegeben. Diese Zahl (kWh/kWp) vereinfacht den Vergleich unterschiedlich großer Photovoltaikanlagen.
Der Ertrag von PV-Anlagen ist aber im Verlaufe eines Jahres sehr ungleichmäßig. Eine Photovoltaikanlage wandelt solare Strahlung in Strom, aber was ist, wenn die Sonne selten oder fast nicht scheint? Das gilt ja insbesondere im Winter, nicht nur wegen des oft schlechteren Wetters, sondern auch wegen der deutlich kürzeren Tage.
Was bedeutet der Jahresgang einer Photovoltaikanlage und was heißt das für den Jahresertrag?
Zur Darstellung der unterschiedlichen Erträge im Laufe eines Jahres kann der sogenannte Jahresgang einer Photovoltaikanlage herangezogen werden. Der Verlauf der Erträge an solarem Strom hängt direkt mit dem Jahresgang der Globalstrahlung zusammen.
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Welche Faktoren beeinflussen den Jahresertrag der PV-Anlage?
Zunächst sind als Einflussfaktoren für den Jahresertrag einer Photovoltaik-Anlage dieselben Faktoren zu nennen, die auch die Globalstrahlung beeinflussen:
Entfernung von der Strahlungsquelle – Je näher am Äquator eine Photovoltaikanlage installiert ist, umso kürzer ist der Weg, den die Strahlung zurücklegen muss. Das hat Einfluss auf die Strahlungsintensität.
Höhe des Standorts – Je höher die Anlage installiert ist, umso ist auch höher die Globalstrahlung. Durch eine dickere Luftschicht wird die Strahlung absorbiert und zerstreut. Auf 1000 m Meereshöhe ist deshalb die Strahlungsintensität höher als auf Meeresniveau.
Sonnenstand – Je höher die Sonne steht, umso höher ist auch der Ertrag der PV-Anlage. Besonders hoch steht die Sonne im Laufe des Jahres im Sommer und im Laufe eines Tages mittags.
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Unabhängig von diesen Faktoren sind die individuellen Randbedingungen der jeweiligen Photovoltaikanlage, wie die Größe der Anlage, die Ausrichtung, der Neigungswinkel, die ebenso den Ertrag der PV-Anlage beeinflussen.
Wie unterscheiden sich die Erträge der PV-Anlage in Sommer und Winter?
Die Tage sind im Sommer deutlich länger als im Winter – umso länger scheint auch die Sonne und sorgt so für mehr Stromproduktion jeder Solaranlage. Auch wenn bekannt ist, dass die Erträge im Jahresdurchschnitt bei 1000 kWh pro installiertem kWp liegen, so stellt sich doch die Frage, wie große denn nun die Unterschiede zwischen Sommer und Winter wirklich sind. Auch hier können immer nur langjährige Durchschnittswerte herangezogen werden, da ein verregneter Sommer in der Bilanz natürlich schlechter abschneidet, ein trockener Winter mit vielen Sonnenstunden wiederum für höhere Erträge sorgt.
Es zeigt sich deutlich, dass in den Monaten Mai bis August mehr als die Hälfte des Jahresertrags produziert werden. Dagegen kommen im Dezember und Januar nur rund 5 Prozent des gesamten Jahresertrags zusammen.
Wer selbst genaue Daten für einen bestimmten Standort überprüfen möchte, dem sei das Photovoltaic Geographical Information System PVGIS empfohlen. Mithilfe des Systems kann auch jeder leicht abschätzen, wieviel Ertrag die eigene Anlage erbringen kann.
Wie lässt sich der Stromertrag im Winter steigern?
Ein großes Dilemma bei jeder Photovoltaikanlage ist die beschriebene Schwankung der Erträge im Jahresverlauf. Gerade für all diejenigen, die den produzierten Solarstrom vor allem selbst nutzen werden, stellt sich die Frage, wie man die Schwankungen gegebenenfalls ausgleichen kann und so den Nutzungsgrad erhöhen kann.
Grundsätzlich hängt man bei der Produktion von Solarstrom von unabänderlichen Faktoren wie dem Standort und dem Wetter ab. Nur durch entsprechend große Stromspeicher können die Schwankungen etwas ausgeglichen werden, indem möglichst viel Solarstrom gespeichert wird, wenn die Strahlung es zulässt und der Strom dann genutzt werden kann, wenn die Sonne gerade nicht scheint. Allerdings ist die Wirtschaftlichkeit von Stromspeichern nach wie vor zweifelhaft.
Um die (geringe) Strahlung in den Wintermonaten bestmöglich nutzen zu können, bietet es sich an, den Winkel der Solarmodule entsprechend steiler zu wählen, sodass die Sonnenstrahlen im optimalen Winkel auftreffen. Da sich der Neigungswinkel jedoch nicht verstellen lässt, wird meist ein Wert gewählt, der über das Jahresmittel die besten Erträge verspricht.
Eine Möglichkeit hat jedoch jeder Eigentümer: Sollte es stark geschneit haben und der Schnee nicht sowieso von den steilen Modulen herabrutschen, dann kann man versuchen, den Schnee mit einem Besen von den Solarmodulen zu schieben. Sind die Module nicht leicht erreichbar, sollte sich allerdings jeder fragen, ob das Risiko von Leiter oder Dach zu fallen. den wirklich geringen Ertrag wert ist.
Grundsätzlich bringen saubere PV-Anlagen einen höheren Ertrag als verschmutzte. Wer vor dem Winter die Anlage von Staub, Vogelkot und anderen Verschmutzungen befreit, wird seinen Ertrag im Winter verbessern.
Fazit
Aussagen darüber, wie hoch der aktuelle Stunden- oder Tagesertrag einer Photovoltaikanlage ist, sind nicht hilfreich. Die Schwankungen in der Stromproduktion im Laufe eines Jahres sind bei Photovoltaikanlagen besonders hoch. Da die Stromproduktion unter anderem von den Jahreszeiten, aber auch vom Wetter abhängig ist, ist es sinnvoll, eine Vergleichsbasis heranzuziehen, in der diese Schwankungen bereits berücksichtigt werden.
Deshalb ist ein Vergleich des Ertrags von Photovoltaikanlagen mithilfe des Jahresertrags sinnvoll. Als Durchschnittswert gilt in Deutschland ein Jahresertrag von 1000 kWh pro kWp installierter Leistung.
Wer mit einem Datenlogger die Erträge seiner PV-Anlage erfasst, der kann den Jahresertrag seiner individuellen Anlage als Balkendiagramm darstellen lassen und erhält so übersichtliche Informationen zur Leistung der Anlage.
Gerade wer durch Speicherlösungen seinen Eigenanteil steigern möchte, sollte die Erträge im Jahresverlauf heranziehen, um optimale Lösungen erzielen zu können.
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