Photovoltaik im Winter – Ertrag, Optimierung, Schnee

In diesem Artikel zeige ich, wie sich Photovoltaikanlagen im Winter verhalten. Welcher PV-Ertrag ist normal, welchen Einfluss hat Schnee, wie verhält sich ein Batteriespeicher im Winter, kann man mit Photovoltaik heizen? 

Was bringt Solar im Winter?

Eine Solaranlage produziert im Winter deutlich weniger elektrischen Strom, als in den Sommermonaten. Mit 30- bis 45 kWh je kWp pro Monat fällt die Ausbeute eher gering aus. Besonders im Dezember und Januar sind die Ergebnisse schlecht. Eine typische PV-Anlage von 10 kWp bringt im Dezember etwa 200 kWh.

Bei der gleichen Photovoltaikanlage ist im Sommer mit bis zu 1400 kWh in einem Monat zu rechnen.

Dennoch ist der Winter für die Rendite der Solaranlage entscheidend. Warum? Durch den wenigen vorhandenen Strom steigt gleichzeitig die Eigenverbrauchsquote der PV-Anlage.

Die Wirtschaftlichkeit wird verbessert, da eingesparte Stromkosten einen deutlich größeren Effekt, als eingespeister Strom haben. 

Aber, wie sieht es denn mit den einzelnen Wintermonaten aus? Das schauen wir uns jetzt an.

Ertragstabelle von Photovoltaikanlagen in den Wintermonaten

In der nachfolgenden Tabelle sind die Werte von drei verschiedenen PV-Anlagen im Winter zu sehen. Da die Globalstrahlung nach Standort unterschiedlich ist, werden drei exemplarische Anlagen verglichen.

Bedenken Sie bei diesen Werten, dass diese durchaus stark schwanken können. In einem Jahr mit viel Schnee und bedecktem Himmel wird die Anlage im Winter deutlich weniger produzieren, als ein Winter ohne Schnee und viel Sonne.

Deutlich zu sehen ist, dass der produzierte Solarstrom ab Februar wieder kontinuierlich zunimmt. Damit Sie ein noch detaillierteres Bild bekommen, schauen wir uns jetzt die Winter-Erträge im Vergleich zum Frühling, Sommer und Herbst an.

Vergleich zu den anderen Jahreszeiten

Da der Dezember hauptsächlich zum Herbst gehört, sind die Erträge in sogar noch niedriger als in den Wintermonaten. 

Die Globalstrahlung im Winter

Im Winter liegt die Globalstrahlung zwischen 30 - und 500 Watt je m². Desto weiter südlicher der Standort, desto höher auch die Strahlenenergie und damit der produzierte Solarstrom der Photovoltaikanlage.

Wirkungsgrad von PV-Anlagen bei niedrigen Temperaturen

Der Wirkungsgrad einer Photovoltaik-Anlage hängt von zwei Faktoren ab:

Klar ist, wenn mehr Sonnenlicht auf die PV-Module trifft, wird auch mehr Energie erzeugt. Was viele Menschen aber nicht wissen ist, dass mit steigender Temperatur auch der Wirkungsgrad sinkt. Das erklärt auch, warum die Sommermonate, trotz mehr Sonnenstunden, nicht besser als der Frühling ist.

Die Basiswert (Nominalleistung) eines Moduls liegt bei 25° Celsius. Steigt die Temperatur jetzt um 1° C, verschlechtert sich der Wirkungsgrad um ca. 0,4 Prozent.

Im Winter ist der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage, aufgrund der niedrigen Temperaturen, entsprechend höher. Bei sonnigen Wintertagen können Sie das gesamte Potenzial der Solaranlage ausnutzen und die Sonneneinstrahlung richtig nutzen.

Was ist der beste Neigungswinkel und Ausrichtung für PV im Winter?

Die Sonne steht im Sommer ganz anders, als im Winter. Im Winter ist der Eintreffwinkel der Sonnenstrahlen sehr flach. Die Sonne steigt im Winter nicht so hoch, wie im Sommer.

Die optimale Ausbeute einer Photovoltaikanlage wird dann erzielt, wenn die Sonne genau auftrifft (im rechten Winkel). Der optimale Neigungswinkel im Winter ist also viel höher, als im Sommer. 

Dieser lässt sich sogar berechnen. Die Formel lautet: 90 - (90 - Breitengrad - 23) = optimaler Winkel. 

In welchem Breitengrad befindet sich ihre Anlage? Das lässt sich zum Beispiel hier herausfinden.

In Berlin sieht die Rechnung dann so aus: 90 - (90 - 52 - 23) = 75°

Allerdings muss beachtet werden, dass die optimale Dachneigung im Sommer viel niedriger ausfällt. Insgesamt gibt es immer eine Mischkalkulation zwischen Neigungswinkel und Ausrichtung über den gesamten Jahresverlauf.

Damit Sie das nicht händisch ausrechnen müssen, habe ich einen PV-Rechner für die Ausrichtung konzipiert.

Welchen Einfluss hat Schnee auf die Ausbeute im Winter?

Schnee hat natürlich einen negativen Einfluss. In schneereichen Gebieten ist der zu erwartende Ertrag noch geringer, als die oben angegebenen Werte von Photovoltaik im Winter. 

Wenn es nur leicht Schneit, wird weiterhin Strom von Solaranlagen produziert. Bleibt der Schnee aber liegen, kommt es auf die Schneehöhe an. Bei einer Schneedecke von 15 cm kann kein Strom mehr produziert werden. 

Wintermonate mit Schnee verringern die Leistung pro Quadratmeter schnell auf Null. Allerdings gibt es in vielen Regionen von Deutschland nur sehr wenige Tage mit Schnee.

Wenn die PV-Module 5 Tage mit Schnee bedeckt sind, wird das ihr Jahresergebnis nur minimal beeinflussen.

Wie lässt sich der Ertrag im Winter optimieren?

Der Ertrag im Winter einer Photovoltaikanlage lässt sich kaum beeinflussen. 

Bei der niedrigen Sonneneinstrahlung ist es wichtig, dass die Photovoltaik-Anlage sauber ist. Ist die Anlage durch einen sehr trockenen Somme stark verschmutzt, hat das im Winter einen starken Einfluss. 

Deshalb lohnt es sich zu prüfen, ob eine Photovoltaik-Reinigung notwendig ist. Das können Sie ggf. auch selbst machen. 

Solarmodule von Schnee befreien

Liegt Schnee auf der Solaranlage können Sie diesen z.B. mit einem Besen abkehren.

Ist der Schnee noch sehr weich, klappt das mit einem weichen Besen. Hat sich eine feste Schicht Schnee auf der PV-Anlage festgesetzt, funktioniert das nur noch mit starken Borsten. 

Achten Sie aber darauf nicht zu stark auf der Moduloberfläche zu kratzen, schließlich sollen keine Schäden entstehen.

Meiner Erfahrung nach (ich habe diverse Anlagen von Schnee befreit), ist die Beschichtung extrem robust und die Solarmodule tragen keine Schäden davon.

Mit Schneeschieber wäre ich aber vorsichtig, insbesondere mit einer metallischen Schaufel.

Bevor sie aufs Dach steigen, sollten Sie sich überlegen:

Verschattung im Winter fällt stärker ins Gewicht

Eine Beschattung der Photovoltaik-Anlage vermindert den Jahresertrag. Im Winter werden die Verschattungen in der Regel stärker. Wieso?

Weil der Sonnenstand niedriger ist und der Schatten automatisch länger wird. Wird die Anlage im Sommer durch einen Baum kaum beschattet, wird im Winter ein großer Teil abgedeckt werden.

Es lohnt sich den Schattenverlauf im Winter genau zu beobachten und ggf. Bäume oder andere Hindernisse zu stutzen. 

Mit Photovoltaik im Winter heizen?

Im Winter verbraucht der durchschnittliche Haushalt viel mehr Energie, als im Sommer. Zum Stromverbrauch kommt auch noch die benötigte Heizungsenergie.

Es stellt sich die Frage, ob dabei nicht die PV-Anlage helfen kann.

Die benötigte Energiemenge für die Heizung kann nicht alleine von der Photovoltaik-Anlage im Winter erzeugt werden. Dafür würde es eine sehr große Fläche benötigen.

Deshalb mein erster Tipp: nutzen Sie ihre gesamte Dachfläche aus. Es gibt keinen Grund die Größe der Solaranlage zu begrenzen. Die 10 kWp Grenze entfällt mit dem EEG 2021. 

Damit der Autarkiegrad der PV-Anlage im Winter steigt, benötigt es eine Möglichkeit mit Strom zu heizen. Es gibt mehrere Varianten, das umzusetzen. 

Darunter zählen zum Beispiel Konvektoren, Infrarotheizungen, Heizlüfter, Speicherheizung oder Wärmepumpe.

Verwendung von Wärmepumpe

Eine Wärmepumpe in Kombination ist eine tolle Möglichkeit sich unabhängiger von Energielieferanten zu machen.

Wichtig zu wissen: Wärmepumpen haben einen hohen Stromverbrauch, der besonders im Winter anfällt. Eine typische Wärmepumpe (10.000 kWh Heizleistung) verbraucht etwa 2.000- bis 4000 kWh pro Jahr. 

Eine 10 kWp Photovoltaikanlage produziert in den Wintermonaten nur 1400 kWh. Auch muss beachtet werden, dass die Heizung vor allem in der Dunkelheit läuft, wenn kein Strom erzeugt wird.

Insgesamt kann bei diesem Setting, nur rund 20 Prozent des Energiebedarfs, durch die Photovoltaikanlage gedeckt werden. 

Deshalb empfehlen Experten eine Anlagenleistung von mindestens 12 Kilowattpeak.

Lohnt sich ein Stromspeicher im Winter?

Die Frage, ob sich ein Stromspeicher generell lohnt ist nicht eindeutig. Wirtschaftlich gesehen benötigt es viele optimale Faktoren, für einen positiven Return of Investment.

Das Problem von Batteriespeichern im Winter ist, dass der Bedarf höher ist als im Sommer. Es wird mehr Strom verbraucht. 

Da die Sonne früher untergeht, wird mehr Strom für Licht benötigt, die Wäsche wird vermehrt im Trockner getrocknet. Es wird mehr heiß geduscht und gebadet. Die Heizung wird eingeschaltet.

Gleichzeitig sinkt das Angebot. Die Erträge sinken ab Oktober rapide ab. Das bedeutet der Eigenverbrauch steigt, es bleibt weniger Überschuss übrig.

Dementsprechend kann durchschnittlich 80 Prozent weniger Strom im Speicher gesendet werden.

In den dunklen Jahreszeiten lohnt sich der Stromspeicher deshalb tendenziell nicht. Die Kapazität vom Speicher bleibt meistens ungenutzt. Übrigens sinkt der Wirkungsgrad vom Stromspeicher bei niedrigem Ladestand. 

Auch kann es manchmal notwendig sein, dass der Stromspeicher Strom aus dem öffentlichen Netz zum Nachladen bezieht. Das ist ein Schutzmechanismus, für einen zu tiefen Ladestand (Stichwort: Tiefentladung). 

Bei den aktuellen Preisen empfehle ich lieber in mehr Solarmodule zu investieren, anstatt auf einen Speicher zu setzen. 

Strom aus der Photovoltaik Cloud im Winter

Seit einigen Jahren gibt es einen neuen Trend in der PV-Branche. Photovoltaik-Clouds versprechen virtuellen Strom aus dem Speicher auch in den Wintermonaten. 

Allerdings wird der, im Sommer überflüssige, Strom nicht wirklich zwischengespeichert. Es handelt sich lediglich um eine virtuelle Kalkulation. Ob sich das lohnt, muss im Einzelfall geprüft werden.

Photovoltaik im Winter - Schneelasten beachten?

Wenn Schnee auf der Photovoltaikanlage liegen bleibt, entsteht ein zusätzliches Gewicht. Jedes Modul kann nur eine bestimmte Last tragen. Die Schneelast wird in Newton pro Quadratmeter gemessen.

In Deutschland gibt es unterschiedliche Schneelastzonen.

Die Werte liegen zwischen 650 - und 1100 NW pro m². Ein modernes Solarpanel hält in der Regel 2500- bis 4000 Pa (Pascal) aus. Ein Pa entspricht einem Nm pro m². 

Dementsprechend sind in Deutschland keine Probleme zu erwarten.