In diesem Artikel erfährst du, wie viel Strom deine Photovoltaikanlage produziert, wenn keine direkte Sonneneinstrahlung vorhanden ist. Funktioniert Solar auch im Schatten? Wie hoch ist der Ertrag bei Bewölkung? Und wie gut arbeitet eine PV-Anlage im Winter? Diese und weitere Fragen beantworten wir ausführlich.
Funktioniert Photovoltaik auch ohne Sonne?
Die kurze Antwort lautet: Ja, Photovoltaikanlagen können auch bei Bewölkung und im Schatten Strom erzeugen – allerdings mit deutlich reduzierter Leistung. Die lange Antwort ist etwas differenzierter:
Komplett ohne Sonnenlicht, also beispielsweise nachts, wird definitiv kein Strom erzeugt. Die Nacht ist der einzige Zeitraum, in dem mit Photovoltaikanlagen generell keine Stromerzeugung möglich ist. Das Mondlicht reicht für die Aktivierung der Solarzellen nicht aus.
Sobald jedoch Tageslicht vorhanden ist, beginnen Solarmodule Strom zu produzieren – auch wenn die Sonne nicht direkt sichtbar ist. Das liegt daran, dass Solarmodule nicht nur direkte Sonnenstrahlung, sondern auch diffuses Licht verwerten können.
Wie funktionieren Solarzellen auch bei Bewölkung?
Wenn keine direkte Sonne scheint, beispielsweise bei starker Bewölkung, nutzen Solarmodule die sogenannte diffuse Strahlung. Dabei handelt es sich um Sonnenlicht, das durch Luftmoleküle, Wolken oder andere Teilchen in der Atmosphäre gestreut wurde. Diese Strahlung kommt nicht direkt von der Sonne, sondern von allen Seiten des Himmels.
Bedeckter Himmel über PV-Anlage
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Die Solarstrahlung setzt sich immer aus zwei Komponenten zusammen:
- Direkte Strahlung: Sonnenlicht, das ohne Umwege direkt auf die Solarzellen trifft
- Diffuse Strahlung: Sonnenlicht, das gebrochen und in alle Richtungen gestreut wird
An einem bewölkten, schattigen Tag beträgt der Anteil der diffusen Strahlung etwa 92 Prozent der Gesamtstrahlung. Im Vergleich dazu gibt es an sonnigen Tagen nur ca. 25 Prozent diffuses Licht. Das erklärt, warum der Ertrag einer Photovoltaikanlage an sonnigen Tagen deutlich höher ausfällt.
Wie hoch ist der Ertrag einer PV-Anlage ohne direkte Sonne?
Bei bedecktem Himmel ohne direkte Sonneneinstrahlung sinkt die Globalstrahlung auf etwa 200 Watt pro Quadratmeter. Der momentane Ertrag einer Photovoltaikanlage liegt dann bei etwa 0,15 bis 0,30 kW je kWp installierter Leistung. Das bedeutet konkret:
PV-Anlagengröße | Ungefährer Ertrag bei Bewölkung |
|---|---|
5 kWp | ca. 1.000 Watt |
10 kWp | ca. 2.000 Watt |
15 kWp | ca. 3.000 Watt |
Diese Werte können je nach Stärke der Bewölkung oder Verschattung variieren. Bei stärkerer Bewölkung kann der Ertrag noch weiter sinken.
Wie viel Watt bringt ein Solarmodul pro Stunde bei unterschiedlichen Wetterbedingungen?
Die Leistung einer Photovoltaikanlage hängt stark von der Strahlungsintensität ab. Hier eine Übersicht über die durchschnittliche Sonnenstrahlung und die daraus resultierende Leistung:
Wetterbedingung | Sonnenstrahlung (Sommer) | Sonnenstrahlung (Winter) | Ungefährer Ertrag (% der max. Leistung) |
|---|---|---|---|
Sonnig, klarer Himmel | 600–1.000 W/m² | 300–500 W/m² | 70–100 % |
Leichte bis mittlere Bewölkung | 300–600 W/m² | 150–300 W/m² | 30–70 % |
Stark bewölkt oder neblig | 100–300 W/m² | 50–150 W/m² | 10–25 % |
Ein Standardsolarmodul mit einer Nennleistung von etwa 440 Wp bringt bei 100 % Leistung etwa 440 Watt pro Stunde, bei 25 % Leistung entsprechend nur 110 Watt pro Stunde.
Was passiert bei einer Teilverschattung der PV-Anlage?
Teilverschattung ist eine andere Situation als gleichmäßige Bewölkung und kann sich überraschend stark auf den Gesamtertrag auswirken. Es gibt zwei Arten von Schatten:
- Gleichmäßige Bewölkung: Die Sonne ist nicht zu sehen, der Himmel ist bedeckt. Alle Module erhalten etwa die gleiche diffuse Strahlung.
- Teilverschattung: Nur ein Teil der PV-Anlage liegt im Schatten, beispielsweise durch Bäume, Schornsteine oder Satellitenschüsseln.
Bei Teilverschattung kann der Effekt dramatischer sein, als man vermuten würde. Da Solarmodule meist in Strängen (Strings) in Reihe geschaltet sind, reduziert ein einziges verschattetes Modul den Ertrag des gesamten Strangs erheblich.
Verschattungsgrad | Ungefähre Leistung der PV-Anlage |
|---|---|
Keine Verschattung | 100% |
1 von 5 Modulen im Schatten | 80 % |
2 von 5 Modulen im Schatten | 60 % |
3 von 5 Modulen im Schatten | 40 % |
4 von 5 Modulen im Schatten | 20 % |
Vollbeschattung | 20 % |
Wichtig: Bei dauerhafter Teilverschattung lohnt es sich, über den Einsatz von Leistungsoptimierern (Power Optimizer) oder Mikrowechselrichtern nachzudenken. Diese Geräte können den Ertragsausfall bei Teilverschattung erheblich reduzieren, indem sie für jedes Modul einzeln den optimalen Arbeitspunkt finden.
Wie testet man ein Solarpanel ohne Sonne?
Bewölktes Wetter eignet sich hervorragend, um die Funktion einer PV-Anlage zu überprüfen. Bei diffusem Licht ist sichergestellt, dass alle Strings etwa die gleiche Einstrahlungsleistung haben. Das macht es einfacher, Probleme zu erkennen.
Bei vollständig diffusem Licht sollten alle gleich großen Strings auch etwa die gleiche Leistung liefern. Wenn ein String deutlich weniger Leistung bringt als die anderen, könnte dies auf ein technisches Problem hindeuten.
Braucht Photovoltaik direkte Sonneneinstrahlung?
Nein, Photovoltaikanlagen benötigen keine direkte Sonneneinstrahlung, um Strom zu erzeugen. Sie funktionieren auch mit diffusem Licht, also Sonnenstrahlen, die durch Wolken oder die Atmosphäre gestreut wurden. Allerdings ist der Ertrag bei direkter Sonneneinstrahlung deutlich höher.
Für optimale Erträge ist es am besten, wenn die Sonnenstrahlen im 90-Grad-Winkel (senkrecht) auf die Modulfläche treffen. Je weiter der Einfallswinkel davon abweicht, desto geringer ist die erzeugte Leistung.
Wie viel Strom produziert eine PV-Anlage im Winter?
Im Winter ist die Sonneneinstrahlung deutlich geringer als im Sommer. Die Tage sind kürzer, die Sonne steht tiefer am Horizont, und häufig ist der Himmel bewölkt. All diese Faktoren reduzieren den Ertrag einer Photovoltaikanlage.
Solaranlage bei Schnee
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Unsere Daten zeigen, dass im Winter (Dezember, Januar, Februar) nur etwa 80 kWh pro kWp installierter Leistung erzeugt werden, was lediglich 8 % des Jahresertrags ausmacht. Die durchschnittliche tägliche Stromerzeugung im Winter beträgt dabei nur 0,89 kWh.
Im Vergleich dazu werden im Sommer (Juni, Juli, August) etwa 382 kWh/kWp erzeugt, was 40 % des Jahresertrags entspricht und eine tägliche Stromerzeugung von 4,15 kWh bedeutet. Der Frühling trägt mit 33 % (311 kWh/kWp) und der Herbst mit 19 % (177 kWh/kWp) zum Jahresertrag bei.
Liegt Schnee auf den Solarmodulen, verringert sich der Ertrag noch einmal deutlich. Bei einer dichten Schneedecke kommt kein Licht mehr zu den Solarzellen durch, und es wird kein Strom produziert. Allerdings rutscht Schnee von geneigten Modulen oft von selbst ab, sobald die Sonne die Module leicht erwärmt.
Detailliertere Informationen zur Leistung von Photovoltaikanlagen im Winter finden Sie in unserem ausführlichen Artikel zu diesem Thema.
Zum Thema Photovoltaik im Winter gibt es hier einen vollständigen Bericht.
In den Wintermonaten wird zwischen 30- und 45 kWh pro kWp erzeugt. Eine 8 kWp Anlage bringt also nur etwa 300 kWh im Monat.
Liegt Schnee auf den Solarmodulen, verringert sich der Ertrag noch einmal deutlich. Ist die Schneedecke zu dicht, kommt auch kein diffuses Licht mehr bis zur Solarzelle. Ergo: es wird kein Strom produziert.
Solaranlage ohne Sonne – lohnt sich das?
Trotz der reduzierten Leistung bei Bewölkung oder im Winter lohnt sich die Anschaffung einer Photovoltaikanlage in den meisten Fällen. Über das gesamte Jahr betrachtet erzeugt eine gut geplante PV-Anlage in Deutschland zwischen 900 und 1.100 kWh pro kWp installierter Leistung.
Selbst bei dauerhafter Teilverschattung kann die Wirtschaftlichkeit durch den Einsatz moderner Technik wie Leistungsoptimierer oder Mikrowechselrichter verbessert werden. Diese Komponenten erhöhen zwar die Anschaffungskosten leicht, steigern aber den Gesamtertrag deutlich.
Was tun bei Solaranlagen ohne Sonne?
Für Zeiten ohne Sonneneinstrahlung bieten sich zwei Hauptlösungen an:
- Stromspeicher: Ein Batteriespeicher kann überschüssigen Strom aus sonnigen Stunden für später aufbewahren. So kann selbst produzierter Solarstrom auch abends, nachts oder bei schlechtem Wetter genutzt werden.
- Netzeinspeisung und -bezug: Bei netzgekoppelten Anlagen wird überschüssiger Strom ins öffentliche Netz eingespeist. Bei Bedarf wird Strom aus dem Netz bezogen.
Fazit: Solar auch mit Tageslicht ohne direkte Sonne
Photovoltaikanlagen funktionieren auch ohne direkte Sonneneinstrahlung, solange Tageslicht vorhanden ist. Der Ertrag ist bei Bewölkung oder im Schatten zwar deutlich geringer (10–25 % der maximalen Leistung), aber dennoch vorhanden.
Die Wirtschaftlichkeit einer PV-Anlage hängt von vielen Faktoren ab, darunter:
- Der Standort in Deutschland (Süd/Nord)
- Die Ausrichtung und Neigung der Module
- Mögliche Verschattungen
- Die verwendete Technik (Module, Wechselrichter, ggf. Optimierer)
- Das Nutzungsverhalten des erzeugten Stroms
Selbst mit temporären Verschattungen oder in weniger sonnenreichen Regionen kann sich eine Photovoltaikanlage rentieren. Die Kombination mit einem Stromspeicher erhöht zusätzlich den Eigenverbrauchsanteil und damit die Wirtschaftlichkeit.
Ich hätte gerne eine Solaranlage auf dem Dach. Durch den Beitrag weiß ich, dass diese auch im Schatten Energie erzeugen können. Raum bin ich mir sicher, dass sich eine bei uns auf dem Dach lohnen würde.
Vielen Dank für die Informationen. Ich habe mich schon gefragt, wie die Solartechnik bei wenig Sonne aussieht. Das macht es auf jeden Fall interessant.