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.
Das Wichtigste in Kürze
- Die Wintermonate November bis Februar liefern zusammen meist nur 10 bis 15 Prozent des Jahresertrags.
- Kälte schadet nicht: Solarmodule arbeiten bei niedrigen Temperaturen sogar effizienter — im Winter fehlt schlicht das Licht.
- Steile oder senkrechte Module, schneefreie Flächen und saubere Oberflächen holen im Winter das Maximum heraus.
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:
Geografische Breite und Sonnenstand – Je näher ein Standort am Äquator liegt, desto höher steht die Sonne im Jahresmittel. Dadurch ist der Weg durch die Atmosphäre kürzer und die Einstrahlung auf die Fläche meist höher.
Höhe des Standorts – Je höher die Anlage installiert ist, umso höher ist auch die Globalstrahlung. Denn eine dickere Luftschicht absorbiert und zerstreut die Strahlung stärker. Auf 1000 m Meereshöhe ist die Strahlungsintensität deshalb 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.
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 groß 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 rund die Hälfte des Jahresertrags produziert wird. Die vier Wintermonate November bis Februar steuern zusammen meist nur etwa 10 bis 15 Prozent bei — auf Dezember und Januar entfallen dabei häufig nur rund 5 Prozent des gesamten Jahresertrags.
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.
Photovoltaik im Winter: zwei Mythen im Faktencheck
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. Wichtig für realistische Erwartungen: Ein üblicher Heimspeicher überbrückt Stunden bis wenige Tage — die saisonale Lücke zwischen Sommer und Winter kann er nicht schließen. Mit den in den letzten Jahren deutlich gesunkenen Speicherpreisen hat sich die Wirtschaftlichkeit allerdings spürbar verbessert.
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 können Verschmutzungen den PV-Ertrag mindern. Prüfen Sie die Module vor dem Winter per Sichtkontrolle; eine Reinigung lohnt sich vor allem bei deutlich sichtbarer Verschmutzung und sollte sicher erreichbar oder fachgerecht erfolgen.
Mehr Winterertrag: vier Hebel im Überblick
Steile Neigung nutzen fest verbaut
Je steiler die Module stehen, desto besser treffen die flachen Strahlen der Wintersonne auf. Fest verbaute Dachanlagen wählen einen Kompromisswinkel fürs Jahresmittel.
Schnee nur sicher räumen Sicherheit zuerst
Nur mit weichem Besen und Teleskopstange vom Boden aus arbeiten — nie aufs Dach steigen. Von steilen Modulen rutscht Schnee meist von selbst ab.
Sauber ins Winterhalbjahr Herbst-Check
Staub, Laub und Vogelkot kosten gerade dann Ertrag, wenn ohnehin wenig Licht ankommt. Im Herbst per Sichtprüfung kontrollieren, bei Bedarf reinigen lassen.
Senkrechte bifaziale Module Trend
Solarzaun oder Fassadenmodule bleiben schneefrei und fangen die tief stehende Wintersonne gut ein — mehr dazu im folgenden Abschnitt.
Neuer Trend: senkrecht montierte Module
Eine Entwicklung, die speziell dem Winterertrag zugutekommt, sind senkrecht montierte, beidseitig aktive (bifaziale) Module — etwa als Solarzaun, an der Fassade oder am Balkongeländer. Steht die Sonne im Winter tief, trifft sie nahezu senkrecht auf die aufrecht stehenden Modulflächen; zugleich bleibt auf senkrechten Modulen kein Schnee liegen, und eine schneebedeckte Umgebung reflektiert zusätzliches Licht auf die Rückseite. Senkrechte Anlagen erreichen zwar übers Jahr meist geringere Gesamterträge als optimal geneigte Dachanlagen, verteilen ihre Produktion aber gleichmäßiger über das Jahr und liefern gerade morgens, abends und im Winterhalbjahr vergleichsweise stabile Beiträge.
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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