PV-Module gelten als zentrales Element jeder Solaranlage. Deshalb ist auch klar, dass die Leistung der Solarmodule ein entscheidender Aspekt ist, für zukünftige PV-Anlagenbesitzer.
Im Artikel erfahren Sie, welche Leistung aktuelle Solarmodule haben und wie wichtig die Modulleistung wirklich ist.
Wie viel Leistung hat ein Solarmodul?
Ein reguläres Solarmodul hat eine Leistung von 400 Watt-Peak (Wp) bzw. 0,4 kWp. Abhängig von der Größe des PV-Moduls liegt die Nennleistung zwischen 350 und 650 Wp. Effiziente monokristalline Solarpanels erreichen eine Leistung von bis zu 230 Wp pro m² und einen Wirkungsgrad von 22,8 %.
Die Leistung einer Photovoltaikanlage berechnet sich aus der Summer aller installierten PV-Module. Sind z.B. 20 Module mit 400 Wp verbaut, ergibt sich eine Nennleistung von 20 x 400 Wp = 8.000 Wp = 8 kWp.
Nennleistung verschiedener Arten von Solarmodulen
Einfach gesagt, gibt es bei Solarmodulen 3 verschiedenen Technologien, welche zum Einsatz kommen.
Modultechnologie | Leistung Solarmodul | Effizienz Solarmodul |
|---|---|---|
Monokristallin | 350 bis 650 Wp | 18 bis 22,8 % |
Polykristallin | 280 bis 320 Wp | 16 bis 18,0 % |
Dünnschicht | 200 bis 540 Wp | 12 bis 19,0 % |
Der aktuelle Photovoltaik-Markt wird beherrscht von monokristallinem PV-Modulen. Gerade für den Hausgebrauch gibt es mittlerweile nur noch diese Solarmodul-Art zu erwerben. Sie weisen die besten Leistungswerte aller Technologien auf.
Polykristalline Solarmodule waren vor einigen Jahren weit verbreitet und galten als günstig und langlebig. Allerdings wurden sie aufgrund der im Vergleich geringeren Leistungsfähigkeit langsam vom Markt verdrängt.
Unter Dünnschichtmodulen versteht man einen Oberbegriff für verschiedenen Technologien, wie z.B. Cadmium-Tellurid. Diese Kategorie von Modulen erzielt eine leicht geringere Leistung, als monokristallinen Alternativen. Zum Einsatz kommen Dünnschichtmodule, hauptsächliche in Freiflächenanlagen.
Watt-Peak: die maximale Leistung eines Solarmoduls
Wenn von der Leistung des PV-Moduls gesprochen wird, ist immer die Nennleistung gemeint, welche durch ein genormtes Testverfahren ermittelt wird. Diese Leistungsangabe findet sich immer im Datenblatt wieder.
Die Kennzahl Watt-Peak signalisiert, dass es sich dabei auch um die Maximalleistung handelt. Das ist physikalisch nicht ganz korrekt, denn bei sehr speziellen Bedingungen, z.B. bei starken Spiegelungen in den Bergen, kann die Nennleistung theoretisch überschritten werden.
Als Faustregel gilt aber: die Nennleistung vom Solarmodul ist auch die maximale Leistung, welche erbracht werden kann.
Wie wird die Leistung von einem PV-Modul bestimmt?
Jedes erhältliche Photovoltaik-Modul wird gemäß der Standardtestbedingungen (orig. Standard Test Conditions, STC) ermittelt. Der Vorteil besteht in der genauen Vergleichbarkeit und Einheitlichkeit mit anderen Panels.
So sehen die Testbedingungen (STC) zur Bestimmung der PV-Modul-Leistung aus:
Lichteinstrahlung von 1000 W/m²
Temperatur der Solarzellen von 25 °C
Luftmasse von 1,5 AM
Selbst beim Test unter Laborbedingungen können nicht immer alle Parameter perfekt eingehalten werden. Deshalb werden diese kleinen Abweichungen im Anschluss mathematisch/rechnerisch ausgeglichen.
Nennleistung und realistische Leistung
Die Nennleistung oder Peakleistung eines Solarmoduls wird in der Praxis unter realen Bedingungen nur selten erreicht.
Die meiste Zeit liefert das PV-Modul weniger Leistung, als maximal möglich wäre.
Um ein wirklichkeitsgetreues Bild der Solarmodul-Leistung zu zeichnen, geben einige Photovoltaik-Hersteller auch die Leistung unter Normalbedingungen an (NOCT). Dabei beträgt die Bestrahlungsstärke nur noch 800 W/m² und es wird eine 20 °C Umgebungstemperatur (anstatt Zelltemperatur) verwendet.
Doch auch das reicht nicht aus: Tatsächlich ändert sich die Momentanleistung des PV-Moduls im Sekundentakt, weil sich der Sonnenstand und die Witterungsbedingungen ständig verändern.
Schauen wir uns ein Beispiel an:
In der Grafik ist die Leistungskurve einer echten PV-Anlage mit ~ 5 kWp zu erkennen, welche sich aus 14 Solarmodulen mit jeweils 360 Wp zusammensetzt.
Es ist schön zu erkennen, wie die Leistung der Module ab der Morgendämmerung fast stetig steigt.
Grafik: Tagesleistung 5 kWp PV-Module
© Screenshot – monitoring.solaredge.com
Die Höchstleistung des Tages liegt bei ca. 4,12 kW, was ca. 82 Prozent der Nennleistung ist.
Die Leistung wurde an diesem Sommertag trotz hoher Sonneneinstrahlung durch die sehr hohe Betriebstemperatur der Solarzellen (über 80 °C) negativ beeinflusst.
Gut zu wissen: Wie hoch dieser Temperatureinfluss ist, kann im Datenblatt am sogenannten Temperaturkoeffizienten abgelesen werden.
Der starke Einbruch der Leistung gegen 12 Uhr liegt an einer kurzzeitig verdeckten Sonne durch eine große Wolke. Die Direktstrahlung geht in diesem Fall gegen null. Die übrige Leistung ergibt sich aus der diffusen Strahlung.
Fazit: Das schnelllebige Wetter hat einen sofortigen und immanenten Einfluss auf die Leistung der Photovoltaik-Module.
Leistung von PV-Modulen bei unterschiedlichem Wetter
Schauen wir uns nun die Leistung von PV-Modulen in Abhängigkeit der Wetterbedingungen an.
Wetter | Globalstrahlung | Leistung pro Modul | Leistung pro kWp |
|---|---|---|---|
sonnig | 1000 W/m² | ~ 400 Watt | 1000 Watt |
leicht bewölkt | 400 W/m² | ~ 160 Watt | 400 Watt |
bewölkt | 150 W/m² | ~ 60 Watt | 150 Watt |
Regen / stark bewölkt | 50 W/m² | ~ 10 Watt | 50 Watt |
Verschiedene Leistungsklassen von Solarmodulen
Solarmodule gibt es in verschiedenen Leistungsklassen, wobei die Anschaffungskosten mit der Nennleistung bzw. dem Wirkungsgrad des Moduls korrelieren.
Kategorie PV-Modul | Leistung Solarmodul | Leistung pro m² | Wirkungsgrad | Preis |
|---|---|---|---|---|
Low Cost | niedrig | ab 180 Wp | ab 18,0 % | günstig |
Mainstream | mittelmäßig | > 200 Wp | > 20,0 % | durchschnittlich |
High Efficiency | hoch | > 215 Wp | > 21,5% | hoch |
Die Tabelle stellt den Zusammenhang zwischen Leistung, Wirkungsgrad und Preis klar.
Für die leistungsstärksten Solarmodule fallen die Kosten immer deutlich höher aus. Das gilt auch prozentual! Das beste Preis-Leistungs-Verhältnis bieten grundsätzlich Mainstream-Module an.
Weiterführende Informationen zum Preis von Solarpanels gibt es hier.
Solarpanel-Leistung pro qm
Solarmodule gibt es in verschiedenen Größen, weshalb eine Betrachtung der Leistung mit Bezug auf die Fläche deutlich vielsagender ist.
Es gibt zwei Variablen für die Solarpanel-Leistung pro Quadratmeter:
- Nennleistung vom Modul in Watt-Peak
- Flächeninhalt vom PV-Modul in m²
Die gängigsten Größen von Solarmodulen sind:
- 1722 mm x 1134 mm (Basis = 108 Stück M10-Solarhalbzellen)
- 1755 mm x 1038 mm (Basis = 120 Stück M6-Solarhalbzellen)
Beispielrechnung:
Ein typisches Solarmodul hat eine Leistung von 400 Wp. Der Flächeninhalt berechnet sich durch die Multiplikation von den 2 Seiten:
Flächeninhalt Solarmodul = Modullänge x Modulbreite = 1,722 m x 1,134 m = 1,95 m²
Jetzt muss die Leistung vom PV-Modul durch den Flächeninhalt dividiert werden:
Leistung pro qm = 400 Wp / 1,95 m² = 205 Wp/m²
Die Leistung eines Solarmoduls liegt durchschnittlich bei 205 Wp bzw. 0,205 kWp pro m². Die Leistungsspanne eines Solarpanels liegt zwischen 180 und 230 Wp pro Quadratmeter.
Wie beeinflusst der Wirkungsgrad die Leistung vom PV-Modul?
Die Nennleistung vom Modul allein ist nicht sonderlich ausschlaggebend, wenn es keinen Bezug zur Fläche gibt. Um Solarmodule vergleichen zu können, gibt es in jedem Datenblatt die Angabe zum Wirkungsgrad.
Der Wirkungsgrad eines PV-Moduls gibt die Effizient an, also wie viel Prozent der einstrahlenden Sonnenenergie in Gleichstrom umgewandelt wird. Ein Vergleich unterschiedlicher Module wird damit erst möglich. Daher ist der Wirkungsgrad für die Bewertung der Güte vom Solarmodul besser geeignet als die reine Leistung.
Ein Blick auf den Markt für Solarmodule zeigt folgende Tendenzen auf:
- die effizientesten PV-Module liefern einen Wirkungsgrad von über 22 Prozent
- das durchschnittliche Modul liegt zwischen 20 und 21,5 Prozent
In der Forschung sind noch viel höhere Wirkungsgrade möglich. Doch die wirtschaftliche Massenproduktion verhinderte bisher einen extremen Durchbruch bei der Effizienz von Solarmodulen.
Wie viel Leistung erbringt ein Solarpanel im Jahr?
Neben der Momentanleistung und der Leistung pro Stunde, interessiert Anlagenbetreiber vor allem, wie viel Leistung im gesamten Jahr von den Solarmodulen erzeugt wird. Man spricht bei dieser Kenngröße auch vom Ertrag des PV-Moduls.
Als Faustregel gilt:
Ein Kilowatt-Peak an installierten Solarmodulen liefern im Mittel 1.000 kWh pro Jahr. Hat das Solarmodul z.B. 400 Wp wird der Jahresertrag zwischen 300 und 440 kWh ausfallen. Das genaue Ergebnis hängt von vielen Faktoren ab, welche wir uns weiter unten anschauen.
Unterschiedliche Modulleistung in den Jahreszeiten
Wichtig zu wissen ist, dass die Leistung der Solarplatten in den 4 Jahreszeiten deutlich unterschiedlich ausfällt.
Im Winter sind die Tage kürzer und es gibt viel weniger Sonnenstunden, als im Sommer.
Außerdem steht die Sonne niedriger am Horizont, wodurch die Sonnenstrahlen einen längeren Weg in der Atmosphäre durchdringen müssen. Somit fällt die durchschnittliche Leistung in diesen Monaten deutlich geringer aus.
Jahreszeit | Ertrag pro Tag | Ertrag pro Monat |
|---|---|---|
Winter | 3,5 kWh/kWp | 106 kWh/kWp |
Frühling | 10,8 kWh/kWp | 324 kWh/kWp |
Sommer | 13,6 kWh/kWp | 409 kWh/kWp |
Herbst | 6,0 kWh/kWp | 179 kWh/kWp |
Einflussfaktoren auf Leistung von Solarmodulen
Es gibt eine große Anzahl von Einflussfaktoren auf die Leistung von Solarmodulen:
- Aktuelles Wetter: ein klarer Himmel z.B. liefert deutlich mehr Energie, als bei starker Bewölkung. Auch Regen oder Schnee beeinflusst die Leistung negativ.
- Der Standort der PV-Module: die exakte Postion anhand der Breitengrade ist entscheidend, denn je näher am Äquator das Modul ist, desto größer die Globalstrahlung.
- Der Neigungswinkel zur Erdoberfläche: die Leistung vom Solarmodul ist am höchsten, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht im 90° Winkel auftreffen. In Deutschland liegt der durchschnittlich beste Winkel bei 30 bis 40°.
- Die Himmelsrichtung: genau gegen Süden liefert das beste Ergebnis und die beste Leistung. Die meisten Dächer haben aber keine perfekte Ausrichtung. Das ist kein Problem, führt aber zu einem geringen Leistungsverlust im Vergleich zum Optimum. Mehr zur Ausrichtung der PV-Anlage hier.
- Verschattung: um die volle Leistung abrufen zu können, sollte das Solarpanel völlig frei von Schatten sein. Zwar funktionieren PV-Module auch bei Schatten und diffusem Licht, aber nur mit weniger Leistung.
- Der Wirkungsgrad und die Größe vom Solarmodul: Je höher der Wirkungsgrad vom Modul, desto höher auch die Leistung pro m².
Weitere Information zum Einfluss des Standortes auf die PV-Anlage gibt es hier.
PV-Modulen verlieren Leistung durch Alterung
Solarmodule bzw. die verwendeten Solarzellen durchlaufen einen natürlichen Alterungsprozess. Die Lebensdauer eines PV-Moduls liegt bei 30 bis 40 Jahren, wobei die nutzbare Leistung kontinuierlich sinkt.
Der Effekt der Leistungsminderung ist allerdings sehr gering. Moderne Solarmodule verlieren im Durchschnitt nur 0,3 bis 0,6 % der Nennleistung pro Jahr.
Damit der Anlagenbetreiber auf der sicheren Seite ist, garantieren alle PV-Modulhersteller eine gewisse Mindestleistung nach 20 bis 30 Jahren, bzw. eine maximale Leistungsdegradation. Sollte dieses Limit überschritten werden, tritt der Garantiefall ein und die Leistungsgarantie haftet.
Solarpanels halten länger als andere PV-Komponenten, wie z.B. der Wechselrichter oder der Batteriespeicher. Dennoch gibt es mittlerweile Glas-Glas-Module, welche besonders robust sind und auch nach über 30 Jahren eine gute Leistung liefern sollen.
Doch auch „normale“ Glas-Folien-Solarmodule sind gut für Privathaushalte geeignet.
Welche leistungsstarken Module gibt es?
Es gibt unzählige Solarmodule auf dem Markt und es werden regelmäßig neue Produkte angeboten. Für einen besseren Überblick gibt es folgende Tabelle:
Weitere Hochleistungs-Solarmodule finden Sie hier.
Solarmodul-Leistung berechnen
Welche Leistung an Solarmodulen benötigt man für den eigenen Bedarf?
Beispielrechnung:
Wir wissen, dass 1 Kilowatt-Peak an Solarpanels im Jahr ca. 1.000 kWh produzieren. Das macht rein rechnerisch:
Durchschnittliche Tagesleistung = 1.000 kWh / 365 d = 2,7 kWh/d
Pro Tag werden je kWp etwa 2,7 kWh erzeugt.
Ein 4-Personenhaushalt hat einen Strombedarf von 6.000 kWh im Jahr.
Tagesbedarf Strom = 6.000 kWh / 365 d = 16,4 kWh/d
Benötigte PV-Modulleistung = 6.000 kWh / 1.000 kWh/kWp = 6 kWp PV-Anlage
Aber Achtung: Die wirtschaftlichste Lösung für die eigenen Photovoltaikanlage, ist es in der Regel, die gesamte Fläche vom Hausdach mit Solarmodulen zu belegen und den erzeugten Solarstrom in einem passenden Stromspeicher für die Nacht zwischenzuspeichern.
Der Grund ist, dass die Kosten pro kWp für eine neue PV-Anlage mit steigender Nennleistung immer geringer werden.
PV-Module Leistung Entwicklung
Die Leistung von Solarmodulen hat sich im Laufe der Zeit immer weiter gesteigert. In der Anfangszeit der Energiewende (ab 2000 mit Einführung vom Erneuerbaren Energien Gesetz) hatte das typische PV-Modul ca. 130 Wp pro m².
Im Jahr 2020 lag der Mittelwert bei etwa 200 Wp/m². Im Jahr 2023 liegen die besten Module bei knapp 230 Wp/m².
Auch die Nennleistung steigert sich stetig. Das liegt neben dem Anstieg vom Wirkungsgrad auch an den immer größeren Solarzellen und Modulabmaßen. Waren 2021 noch PV-Module mit einer Fläche von ca. 1,7 m² am weitesten verbreitet, sind es 2023 etwa 1,95 m² pro Modul.
Mittlerweile gibt es sogar 600 Watt PV-Module, welche aber für den Privatgebrauch zu groß sind.
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