Wie hoch ist der Photovoltaik-Ertrag im Jahr? Welche Unterschiede gibt es im Jahresverlauf und Monat für Monat? Welche Faktoren beeinflussen den Solarertrag? Wie lässt sich der voraussichtliche Ertrag einer PV-Anlage berechnen? Wie beeinflussen Erträge die Photovoltaik-Wirtschaftlichkeit? Diese Fragen (und mehr) werden in diesem Artikel beantwortet.
Was sagt der Ertrag einer Photovoltaikanlage aus?
Der Ertrag gibt an, wie viel Solarstrom von der Photovoltaikanlage in einem bestimmten Zeitraum erzeugt wurde. Typischerweise wird der Jahresertrag betrachtet, aber auch einzelne Monate eignen sich gut für einen Vergleich. Der Tagesertrag schwankt je nach Wetter stark und hat nur beschränkte Aussagekraft.
Kleine Photovoltaikanlage
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Da der Ertrag einer Photovoltaikanlage immer in Abhängigkeit zur Anlagengröße steht, wird häufig der spezifische Ertrag angegeben.
Dieser wird in Kilowattstunden pro Kilowatt Peak (kWh/kWp) angegeben und macht es möglich die erzeugten Energien zu vergleichen.
Der Ertrag einer PV-Anlage ist eines der wichtigsten Faktoren für die Planung einer Solaranlage und beeinflusst maßgeblich den wirtschaftlichen Erfolg. Je besser die Ausbeute pro Kilowatt Peak ausfällt, desto höher wird die Rendite ausfallen.
Wie viel Strom erzeugt eine Photovoltaikanlage im Jahr
PV-Anlagen erzeugen ca. 1000 kWh pro kWp installierter Leistung. Die Höhe vom produzierten Solarstrom hängt vom exakten Standort, der Dachneigung und Ausrichtung, und der Verschattung ab. Eine gute Anlage in Süddeutschland erzeugt bis zu 1300 kWh/kWp Strom. Schlechte Anlagen erzeugen ca. 700 kWh/kWp.
PV-Ertrag in Deutschland (Schaubild)
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Wie viel Strom erzeugt eine 5 kWp Photovoltaikanlage?
Der Photovoltaik-Ertrag einer 5 kWp-Anlage beträgt etwa 5000 kWh pro Jahr. Bei optimalen Bedingungen sind 6000 bis 6500 kWh möglich. Das entspricht in etwa dem Stromverbrauch einer fünfköpfigen Familie. Bei einer Ostausrichtung und 35 Grad Neigung erzeugt eine 5 kWp-PV-Anlage etwa 4035 kWh.
Wie viel Strom erzeugt eine 10 kWp Photovoltaikanlage im Jahr?
Eine 10 kWp Photovoltaikanlage erzeugt durchschnittlich 8000 bis 12500 Kilowatt Peak (kWp) jedes Jahr. Bei hohen Jahreserträgen wird ein Großteil vom erzeugten Strom in das öffentliche Stromnetz eingespeist und gemäß EEG vergütet.
Einflussfaktoren auf den Ertrag einer PV-Anlage
Wie viel kWh eine Photovoltaikanlage produziert hängt von diversen Faktoren ab.
Schauen wir uns jeden Faktor im Detail an.
1) Leistung der PV-Anlage
Je höher die installierte Leistung der Photovoltaikanlage ist, desto größer fällt auch der Ertrag aus. Die Leistung wird in Kilowatt Peak (kWp) angegeben und bei Standard Testbedingungen ermittelt.
Die STC (Standard Test Conditions) sind:
- Einstrahlung von 1000 W/m²
- Photovoltaikmodule haben eine Temperatur von 25° C
In der Realität stellen die STC daher, zumindest in unseren Breitengraden, in etwa die Maximalleistung eines Solarmoduls dar. Eine Photovoltaikanlage mit 10 kWp wird nicht mehr als 10000 Watt im Moment bringen. Das liegt vor allem an dem sinkenden Wirkungsgrad bei steigenden Temperaturen.
Die Gesamtleistung der Anlage hängt also im Endeffekt von der Anzahl der Solarmodule und deren Wirkungsgrad ab. Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Platz wird für ein kWp benötigt.
Hinweis: Um besonders viel PV-Ertrag zu erzielen, sollte die gesamte Dachfläche ausgenutzt werden. Viele Hausbesitzer entscheiden sich dazu mehrere Dachseiten mit Modulen zu belegen, vor allem bei Ost-West-Dächern ergibt das Sinn.
2) Globalstrahlung (Standort der Anlage)
Die Sonneneinstrahlung ist überall auf der Welt unterschiedlich stark ausgeprägt. Am Äquator ist die Sonnenenergie am stärksten und erreicht im Vergleich zu Deutschland oder Österreich das 2,5-fache.
Sonnenstrahlung
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Je nördlicher die Photovoltaikanlage steht, desto schwächer ist die Solarenergie und Energiegewinnung.
Die Globalstrahlung wird in W/m² (Watt pro Quadratmeter) angeben. Diese Größe gibt den Momentanwert der Sonneneinstrahlung an.
Noch interessanter ist aber die Summierung auf ein ganzes Jahr. Dieser Wert wird dann in kWh/m² (Kilowattstunden je Quadratmeter) angegeben und ist abhängig von der Strahlenintensität und der jährlichen Sonnenstunden.
Durchschnittliche Kennzahlen für Deutschland sehen so aus:
- Momentanwert: 1000 W/m²
- Jahressumme: 1150 kWh/m²
Durchschnittliche Kennzahlen der Globalstrahlung für Österreich:
- Momentanwert: 1090 W/m²
- Jahressumme: 1250 kWh/m²
3) Ausrichtung und Neigungswinkel
Die Dachausrichtung hat enorme Auswirkungen auf den Ertrag einer Solaranlage. Eine Ausrichtung direkt nach Süden führt zu der größten Stromerzeugung.
Die meisten Häuser haben allerdings keine perfekte Ausrichtung in Richtung Süden, sondern weichen nach Osten oder Westen ab. Welchen Einfluss das genau hat, lässt sich in der Photovoltaik-Neigungswinkel-Tabelle ablesen.
Noch detailliertere Informationen zum Thema Photovoltaik-Ausrichtung lassen sich hier finden.
Ausrichtung & Neigung PV-A
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Die Neigung der Photovoltaikanlage ist auch wichtig. Der Stromertrag wird bei einer guten Neigung maximiert.
Im bestmöglichen Fall treffen die Sonnenstrahlen genau in einem 90° Winkel auf die Solarzellen.
Der Sonnenstand verändert sich aber stark über den gesamten Jahresverlauf, deshalb beruht das Optimum immer auf einer Mischkalkulation. Im Winter steht die Sonne tief, ein steiler Winkel ist hier besser. Im Sommer steht die Sonne sehr hoch am Himmel, ein flacher Winkel führt zu mehr Ertrag.
Doch, was ist nun der perfekte Winkel über das gesamte Jahr? Das kann nur im Zusammenspiel mit der Ausrichtung gesehen werden. Für eine Südausrichtung sind 30 bis 45 Grad Dachneigung optimal. Gibt es stärkere Abweichungen, ist ein flacher Neigungswinkel besser geeignet.
4) Verschattung
Schatten hat einen negativen Effekt auf den Photovoltaik-Ertrag. Die Solarmodule sind in den meisten Fällen in Reihe geschaltet, deshalb ist die Stromstärke vom schwächsten Glied abhängig.
Schatten bei der Installation
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Die Verschattung eines einzigen Moduls kann so die gesamte Leistung vermindern.
Doch ganz so schlimm ist es in der Realität nicht.
Mithilfe von Bypassdioden können einzelne Verschattungen übersprungen werden.
Ein großes Problem stellen größere Flächen von Schatten dar. Diese werden vor allem von Bäumen, nahen Gebäuden, Dachgauben, Schornsteinen und Satellitenschüssel verursacht.
Bei der Planung von Solaranlagen ist zu beachten, dass die Sonne stetig in Bewegung ist. Ein Sommertag ohne Schatten ist nicht auf den Winter übertragbar, weil der Sonnenstand viel niedriger ist.
Bei diffusem Licht (keine Sonne/Schatten) fällt der Ertrag einer PV-Anlage deutlich geringer aus.
5) Wirkungsgrad
Die Solar-Erträge hängen auch vom Gesamtwirkungsgrad der Photovoltaikanlage ab. Folgende Faktoren beeinflussen den Wirkungsgrad der PV-Anlage:
- Modulwirkungsgrad
- Wirkungsgrad vom Wechselrichter
- Leitungsverluste vom Solarkabel
Der Modulwirkungsgrad ist abhängig von der ausgewählten Zelltechnologie. Monokristalline Solarzellen erreichen den besten Wirkungsgrad mit über 20 Prozent. Fast alle Photovoltaik-Hersteller haben diese im Sortiment.
Monatsübersicht vom Ertrag einer Solaranlage
Die Erzeugung von Solarstrom ist von vielen Faktoren abhängig. Es gibt teilweise hohe Fluktuationen und Schwankungen. Je kleiner der betrachtete Zeitraum, desto geringer ist die Aussagekraft der Daten.
Erträge Photovoltaik Jahresverlauf (Diagramm)
© eigene Darstellung
Über den Monat hinweg ergibt sich aber ein klares Bild. Abweichungen von bis zu 30 Prozent sind im Vergleich zum Vorjahr möglich. Für eine ungefähre Schätzung sind die Daten aber sehr gut geeignet.
Bei den monatlichen Erträgen handelt es sich um einen Durchschnitt, der auf den Jahresdaten von 2020 beruht.
Monat | Spezifischer Ertrag |
|---|---|
Januar | 26 kWh/kWp |
Februar | 59 kWh/kWp |
März | 72 kWh/kWp |
April | 128 kWh/kWp |
Mai | 124 kWh/kWp |
Juni | 155 kWh/kWp |
Juli | 131 kWh/kWp |
August | 123 kWh/kWp |
September | 89 kWh/kWp |
Oktober | 63 kWh/kWp |
November | 27 kWh/kWp |
Dezember | 21 kWh/kWp |
Ertrag von PV-Anlage im Jahresverlauf
Als Nächstes schauen wir uns den Ertrag im Jahresverlauf an.
Die Daten basieren auf dem Jahr 2020. In jedem Jahr ist das regionale Wetter in den Jahreszeiten unterschiedlich. Die Ergebnisse können deshalb von der nachfolgenden Ertragstabelle abweichen.
Jahreszeit | Spezifischer Ertrag | Anteil Jahresertrag |
|---|---|---|
Frühling (Apr, Mai, Jun) | 407 kWh/kWp | 40 % |
Sommer (Jul, Aug, Sep) | 343 kWh/kWp | 34 % |
Herbst (Okt, Nov, Dez) | 111 kWh/kWp | 11 % |
Winter (Jan, Feb, Mär) | 157 kWh/kWp | 15 % |
Photovoltaik-Ertrag im Winter
In den Wintermonaten (Oktober bis März) wird nur etwa ein Viertel (26 %) des Solarstroms erzeugt. Gerade im Dezember und Januar wird wenig produziert. Der Sonnenstand ist in diesen Monaten sehr niedrig und die täglichen Sonnenstunden sehr gering. Hinzu kommt auch noch das, die Photovoltaikanlage im Winter durchschnittlich einige Tage mit Schnee bedeckt ist.
In den letzten Jahren gibt es einen Trend zu ungewöhnlichen Monatserträgen. Wenn es im Februar ungewöhnlich hohen Sonnenschein gibt, spiegelt sich das auch in den Erträgen wider.
Photovoltaik-Erträge im Sommer
In den Sommermonaten wird am meisten Strom erzeugt. Das liegt vor allem an den längeren Tagen und mehr Sonnenstunden.
Interessant ist, dass der Frühling sogar tendenziell für bessere Ergebnisse sorgt. Das liegt vor allem am Wirkungsgrad der Solarzellen. Bei steigender Temperatur nimmt der Momentanertrag der PV-Anlage ab.
Der Solarertrag nach Bundesland
Die Globalstrahlung wird in Richtung Süden immer intensiver. Demzufolge ist es logisch, dass in München mehr Strom, als in Hamburg produziert wird. Gut sehen kann man das Nord-Südgefälle an der Grafik von oben und in nachfolgender Tabelle:
Bundesland | Spezifischer Ertrag |
|---|---|
Baden-Württemberg | 1.070 kWh/kWp |
Bayern | 1.060 kWh/kWp |
Berlin | 910 kWh/kWp |
Brandenburg | 990 kWh/kWp |
Bremen | 930 kWh/kWp |
Hamburg | 959 kWh/kWp |
Hessen | 1.018 kWh/kWp |
Mecklenburg-Vorpommern | 1.014 kWh/kWp |
Niedersachsen | 985 kWh/kWp |
Nordrhein-Westfalen | 987 kWh/kWp |
Rheinland-Pfalz | 1.037 kWh/kWp |
Saarland | 1.063 kWh/kWp |
Sachsen | 1.035 kWh/kWp |
Sachsen-Anhalt | 1.004 kWh/kWp |
Schleswig-Holstein | 1.002 kWh/kWp |
Thüringen | 1.021 kWh/kWp |
Diese Daten basieren auf dem Jahr 2019 und sind eine grobe Richtlinie. Beachtet werden muss, dass viele verschiedene Photovoltaikanlagen aus einem Bundesland unterschiedliche Voraussetzungen haben. Sind in den Daten eines Bundeslandes viele Ost- oder Nordanlagen enthalten, kann sich der Wert nach untern verzerren.
Ertrag gemäß PLZ-Bereich
Für eine noch genauere Zuordnung folgt nun der durchschnittliche PV-Ertrag auf Basis der Postleitzahl. Der Erträge für die PLZ-Bereiche sehen wie folgt aus:
PLZ-Bereich | Spezifischer Ertrag |
|---|---|
01000 - 09999 | 1.020 kWh/kWp |
10000 - 19999 | 969 kWh/kWp |
20000 - 29999 | 940 kWh/kWp |
30000 - 39999 | 996 kWh/kWp |
40000 - 49999 | 976 kWh/kWp |
60000 - 69999 | 988 kWh/kWp |
70000 - 79999 | 1.067 kWh/kWp |
80000 - 89999 | 1.090 kWh/kWp |
90000 - 99999 | 1.020 kWh/kWp |
Wie zu sehen ist, gibt es eine Differenz von 150 kWh pro kWp im Jahr. Bei der Wirtschaftlichkeitsberechnung sollte dieser Fakt mit einkalkuliert werden.
Photovoltaik-Ertrag pro m²
Ein gewöhnliches Solarmodul mit 350 Watt-Peak liefert bei einem Solarertrag von 1000 kWh/kWp etwa 350 Kilowattstunden pro Jahr. Mit einer Flächennutzung von 1,7 Quadratmeter pro Modul ergibt sich ein jährlicher PV-Ertrag von ca. 175 bis 235 kWh pro m².
PV-Ertrag im Tagesverlauf
In der nachfolgenden Abbildung lässt sich gut erkennen, wie die Stromerzeugung mit dem Aufgehen der Sonne bis zum Mittag ansteigt und dann wieder langsam, bis zum Sonnenuntergang absinkt.
Der Stromverbrauch ist dann ab höchsten, wenn nur wenig oder kein Strom produziert wird. Für dieses Problem gibt es zwei Lösungen:
- Optimierung vom PV-Eigenverbrauch
- Anschaffung eines Stromspeichers
Tagesverlauf Stromerzeugung und Stromverbrauch
© eigene Darstellung
Die Photovoltaik-Leistung pro Tag ist enormen Schwankungen ausgesetzt und ist schlecht für einen Vergleich geeignet.
Übrigens: bei Ostanlagen verschiebt sich die Stromerzeugung in die Morgenstunden (nach links) und bei einer Westanlage in Richtung Abend (nach rechts).
Photovoltaik Ertrag berechnen
Um den Ertrag einer PV-Anlage zu berechnen, benötigt es folgende Daten:
- Installierte Leistung in kWp
- Ausrichtung bzw. Azimutwinkel
- Neigungswinkel bzw. Aufstellwinkel
- Jährliche Stromerzeugung am Standort (kWh/kWp)
Die Daten für die jährliche Stromerzeugung findet man auf dem "PHOTOVOLTAIC GEOGRAPHICAL INFORMATION SYSTEM" oder kurz PV-GIS zu ihrem Standort.
Wenn Sie schnell ein genaues Ergebnis haben wollen, können Sie diesen Rechner verwenden. Die Alternative ist eine Überschlagsrechnung.
Die Formel für den Ertrag der PV-Anlage sieht so aus:
PV-Ertrag = Anlagenleistung in kWp * Ausgangsfaktor * Ø Stromerzeugung (kWh/kWp)
Der Ausrichtunsgfaktor sieht so aus:
Ausrichtung | Faktor |
|---|---|
Süd | 1,0 |
Südwest | 0,95 |
Südost | 0,95 |
West | 0,80 |
Ost | 0,80 |
Nordwest | 0,65 |
Nordost | 0,65 |
Norden | 0,55 |
Kostenloser Online-Rechner zur Ertragsberechnung
Für eine schnelle Kalkulation (inkl. Übersichtsdiagramm) empfehle ich den Photovoltaik-Ertragsrechner von Echtsolar zu benutzen.
Photovoltaik Ertrag-Rechner für Excel
Für bessere Darstellung und Verwaltung der Daten habe ich geplant einen PV-Ertragsrechner für Excel und oder Google Sheet zu erstellen.
Wenn daran Interesse besteht, hinterlassen Sie einen Kommentar und ich mache mich an die Arbeit.
Erträge der eigenen Photovoltaikanlage vergleichen
Wie gut sind eigentlich die Erträge ihrer Photovoltaikanlage? Es gibt einige Möglichkeiten einen Vergleich anzustellen.
Um vergleichen zu können benötigen sie zunächst den spezifischen Ertrag ihrer Photovoltaikanlage. Am besten schreibt man sich die monatlichen Werte in einer Tabelle auf, so sind auch Jahresvergleiche möglich.
Es gibt im deutschsprachigen Raum zwei kostenlose Online-Portale, wo Sie andere Anlagenbesitzer ihre Erträge veröffentlichen. Mit diesen Daten lässt sich ein guter Vergleich anstellen.
Die besten PV-Ertragsdatenbanken sind:
Haben Sie schon eine Solaranlage? Dann können Sie ihre Jahreserträge, in der Kommentarsektion, mit anderen Lesern teilen. Planen Sie eine Anschaffung? Dann empfehle ich diese Photovoltaik-Anbieter.