In diesem Artikel zeige ich, wie hoch die typische Photovoltaik-Leistung (pro Jahr, pro Tag, pro Modul, pro Quadratmeter) ist, was überhaupt mit Leistung gemeint ist und was nicht, und welche Einflussfaktoren es gibt.
Wie hoch ist die Leistung von einer Photovoltaikanlage?
Die Leistung einer durchschnittlichen Photovoltaikanlage beträgt 5 bis 12 kWp. Dafür werden 12 bis 38 PV-Module mit einer Leistung von mindestens 320 Wp benötigt. Pro m² Dachfläche ergibt sich eine Leistung von ca. 200 Watt. Der mittlere Jahresertrag liegt bei 900-1000 kWh pro kWp.
Wie viel Leistung erzielt diese PV-Anlage?
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Aber, beginnen wir am Anfang. Was ist überhaupt gemeint, wenn von der Leistung einer PV-Anlage gesprochen wird?
Die Leistung ist die Energiemenge pro Zeiteinheit. Ein Kilowatt (kW) konstant über eine Stunde entspricht genau einer Kilowattstunde (kWh).
In Bezug zur Photovoltaik-Leistung spricht man meistens von der Momentanleistung, also von der elektrischen Leistung, welche zu einem bestimmten Zeitpunkt erzeugt wird.
Um herauszufinden, wie hoch die Leistung ist, benötigen wir 3 Kenngrößen:
- Nennleistung der Photovoltaikmodule
- Anzahl der Module (in Reihe geschaltet)
- Auftreffende Solarenergie (von Wetter abhängig)
Beispiel: Die installiert Photovoltaikanlage besteht aus einem String mit 15 Solarmodulen á 340 Watt-Peak (Wp). Die Module sind in Reihe geschaltet, dass bedeutet die Spannung (U) aller PV-Module muss addiert werden.
Für unseren Fall ergibt das: 15 * 34 V = 510 Volt
Die Leistung der Anlage wird durch die Stärke der Sonneneinstrahlung bestimmt. Bei voller Sonne erzielt ein PV-Modul eine Stromstärke von etwa 10 Ampere (A).
Die Formel für die Leistung bei Gleichstrom sieht so aus:
Elektrische Leistung = Spannung * Stromstärke
oder
P = U * I
Setzen wir unsere Werte ein:
Leistung der Photovoltaikanlage = 510 V * 10 A = 5100 Watt
Die Leistung ist vom Wetter abhängig
Das Wetter beeinflusst die Photovoltaik-Leistung sehr stark. Die Globalstrahlung im Moment wird aus der Direktstrahlung und der Diffusstrahlung zusammengesetzt und in Watt pro Quadratmeter angegeben.
Vergleichen wir nun verschiedenen Wetterbedingungen und deren Einfluss auf die Leistung:
Wetter | Globalstrahlung | Leistung pro kWp |
|---|---|---|
sonnig | 1000 W/m² | 1000 Watt |
leicht bewölkt | 400 W/m² | 400 Watt |
bewölkt | 150 W/m² | 150 Watt |
Regen (stark bewölkt) | 50 W/m² | 50 Watt |
Ist keine Sonne sichtbar, wirkt nur die diffuse Strahlung. Mehr zum Thema erfahren Sie in meinem Artikel “Photovoltaik-Ertrag im Schatten”.
Wenn Sie die aktuelle Leistung der Sonne messen wollen, empfehle ich diese Live-Daten von der HTW-Berlin.
Die spezifische Leistung von Solaranlagen
Neben der Momentanleistung interessiert den Besitzer einer PV-Anlage vor allem, wie hoch die spezifische Leistung über bestimmte Zeitabschnitte ist.
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Die spezifische Leistung, oder auch der Ertrag einer Photovoltaikanlage gibt an, wie viele Kilowattstunden Solarstrom pro Kilowatt-Peak Nennleistung erzeugt werden. Kurz: kWh pro kWp.
Warum ist diese Einheit so wichtig?
Es nimmt den Faktor der Anlagendimensionierung (wie groß die PV-Anlage ist) aus der Gleichung. Unterschiedliche Photovoltaikanlagen können somit untereinander verglichen werden.
Doch genug von der Theorie. Schauen wir uns jetzt Praxisbeispiele der Leistung über verschiedene Zeiträume an.
Die Jahresleistung der Photovoltaikanlage.
Wie viele kWh pro kWp im Jahr erzeugt werden hängt von einer ganzen Reihe an Standortbedingungen ab, diese schauen wir uns weiter unten an. Bedenken Sie, dass sich eine Photovoltaikanlage in Flensburg nur bedingt mit einer in München vergleichen lässt, deshalb ist ein regionaler Vergleich deutlich informativer.
Bewerten wir jetzt die Leistung einer typischen Photovoltaikanlage innerhalb eines Jahres:
Jahresleistung | Bewertung |
|---|---|
1100 kWh/kWp | super |
1000 kWh/kWp | sehr gut |
900 kWh/kWp | gut |
800 kWh/kWp | befriedigend |
700 kWh/kWp | ausreichend |
Je höher der spezifische Jahresertrag, desto besser wird auch die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage ausfallen. Solaranlagen unter 700 kWh/kWp lohnen sich finanziell nur selten.
Photovoltaik-Leistung pro Tag und Monat
Da das Wetter im Tagesverlauf deutlich schwankt, kann die Leistung von einem Tag auf den anderen völlig unterschiedlich sein. Im Mittel ergibt sich aber folgendes Bild:
Monat | Leistung am Tag pro kWp | Leistung im Monat pro kWp |
|---|---|---|
Januar | 0,9 kWh | 28 kWh |
Februar | 1,5 kWh | 42 kWh |
März | 3,1 kWh | 97 kWh |
April | 4,8 kWh | 144 kWh |
Mai | 4,5 kWh | 138 kWh |
Juni | 4,0 kWh | 120 kWh |
Juli | 4,3 kWh | 132 kWh |
August | 3,9 kWh | 116 kWh |
September | 3,4 kWh | 101 kWh |
Oktober | 1,5 kWh | 46 kWh |
November | 1,2 kWh | 37 kWh |
Dezember | 0,5 kWh | 16 kWh |
Die Daten stammen von dieser bundesweiten Ertragsdatenbank aus dem Jahr 2020.
Die Leistung von einem Solarmodul
Die Leistung vom Solarmodul ist abhängig vom Wirkungsgrad der verbauten Solarzellen und der Größe des PV-Moduls. Moderne Module erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 20 Prozent. Beim Standardmaß ergibt das eine Nennleistung von ca. 350 Wp.
Übrigens steigt der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage, aufgrund von Forschung, stetig an.
Was sagt die Nennleistung vom Modul aus?
Was genau bedeutet eigentlich Nennleistung? Die Nennleistung (manchmal auch als Maximalleistung bezeichnet) gibt an, wie hoch die Leistung eines Solarmoduls bei Standard Test Bedingungen (STC) ist.
Was sind die Standard-Testbedingungen?
- Strahlenenergie von 1000 W/m²
- Zelltemperatur von 25 °C
- Luftmasse (Air Mass) von 1,5
Praktisch herrschen in Deutschland nur sehr selten bessere Bedingungen vor, weshalb die erzielte Leistung gemäß STC wie eine Höchstgrenze wirkt. Eine Auswahl der besten PV-Module und Testsieger finden sich hier.
Leistungsminderung im Zeitverlauf
Photovoltaikmodule verlieren im Lauf der Zeit an Leistung. Man spricht bei diesem Phänomen auch von der Leistungsdegradation aufgrund des Zellalters.
Die Degradation kann zwischen 0,1 und 0,5 Prozent betragen. Hersteller von PV-Modulen geben immer eine Leistungsgarantie beim Verkauf mit ab. Typischerweise liegt diese bei 80 % nach 25 Jahren.
Leistung der PV-Anlage pro Fläche
Fragen Sie sich, wie viel PV-Leistung auf ihr Dach passt?
Generell gilt, dass etwa 0,2 kWp auf einen Quadratmeter passen. Bei der Berechnung sollten allerdings Abstände zum Rand, zur Gaube und anderen Elementen (z.B. Dachfenster, Schornstein) beachtet werden.
Einflussfaktoren auf die Leistung von Photovoltaikanlagen
Zu guter Letzt werfen wir einen Blick auf die wichtigsten Einflussfaktoren für die Leistung.
Ausrichtung und Neigungswinkel
Die Ausrichtung der PV-Anlage macht sich stark auf den Ertrag bemerkbar. Eine Südausrichtung bietet die beste Leistung. Die Nordausrichtung der Solaranlage liefert dagegen nur eine geringe Ausbeute.
Der Neigungswinkel der Anlage wirkt sich auch auf die Jahresleistung aus. In Deutschland ist ein Winkel zwischen 30 und 40 Grad optimal. Bei einer größeren Abweichung von Süden liefern flache Winkel aber bessere Ergebnisse.
Geografische Bedingungen
Je näher der Ort der Installation zum Äquator ist, desto höher die Globalstrahlung. Je nachdem, wo sich ihr Eigenheim befindet, ändert sich das Potenzial ihrer Photovoltaikanlage.
Mein Fazit
Die tatsächliche Leistung der Photovoltaikanlage zu berechnen ist nicht ganz einfach. Ich hoffe Sie verstehen jetzt, wie der Ertrag grob abgeschätzt werden kann und welche Kenngröße für einen Vergleich besonders wichtig ist (kWp).
Kurze Verständnisfrage: "Ein Kilowatt (kW) pro Sekunde entspricht genau einer Kilowattstunde (kWh). " –> das stimmt doch so nicht, oder? 1 kW/s ist nicht gleich 1kW/h, denn es sind ja 3600 Sekunden vergangen bei 1 kW/h.
Das stimmt, vielen Dank für den Hinweis!