Wie viel Strom kann eine Solaranlage erzeugen?

Die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) lässt sich am besten durch konkrete Praxisbeispiele und Rechenbeispiele veranschaulichen. Um herauszufinden, wie viel Strom eine PV-Anlage tatsächlich erzeugen kann und wie dieser Strom in verschiedenen Haushaltskontexten genutzt wird, ist es hilfreich, sich mit typischen Szenarien auseinanderzusetzen.

In diesem Kapitel werden wir zunächst berechnen, wie viel Strom eine durchschnittliche 5 kWp-Anlage pro Jahr erzeugen kann und welche Faktoren den Ertrag beeinflussen. Anschließend betrachten wir verschiedene Haushaltstypen und deren Strombedarf, um zu verstehen, wie viel des erzeugten Stroms für den Eigenverbrauch genutzt werden kann und wie sich der Stromertrag auf die Kosten und Einsparungen auswirkt. Diese praktischen Einblicke helfen Ihnen, die Rentabilität und die Vorteile einer Photovoltaikanlage besser einzuschätzen und zu erkennen, wie sich Ihre individuelle Situation auf die Nutzung des Solarstroms auswirken könnte.

Durchschnittlicher Ertrag einer PV-Anlage

Jahresertrag

Der Jahresertrag einer Photovoltaikanlage wird in der Regel in Kilowattstunden (kWh) pro installiertem Kilowattpeak (kWp) angegeben. In Deutschland kann man mit einem durchschnittlichen Jahresertrag von etwa 1000 kWh pro kWp rechnen. Dies bedeutet, dass eine PV-Anlage mit einer Leistung von 5 kWp im Durchschnitt rund 5.000 kWh Strom pro Jahr erzeugen würde. Der tatsächliche Ertrag kann jedoch je nach Standort, Wetterbedingungen und anderen Faktoren variieren.

Monatliche Schwankungen

Die monatlichen Schwankungen im Stromertrag sind signifikant und spiegeln die saisonalen Unterschiede in der Sonneneinstrahlung wider:

• Sommermonate: Im Sommer, insbesondere von Mai bis August, sind die Tage länger und die Sonneneinstrahlung intensiver. Daher erreichen die Solarmodule ihren maximalen Ertrag. Während dieser Zeit können die Erträge bis zu 150% des Jahresdurchschnitts betragen. An sonnigen Sommertagen produzieren PV-Anlagen eine höhere Menge an Strom, was zu einem deutlich erhöhten Ertrag führt.
• Wintermonate: Im Winter, insbesondere von Dezember bis Februar, sind die Tage kürzer und die Sonneneinstrahlung schwächer. Dies führt zu einem niedrigeren Stromertrag. In dieser Zeit kann der Ertrag auf bis zu 50% des Jahresdurchschnitts sinken. Zusätzlich beeinträchtigen häufige Wolkenbedeckung und kürzere Tageslichtstunden die Stromproduktion weiter.
• Übergangszeiten: Im Frühling und Herbst sind die Erträge moderater, da die Sonneneinstrahlung und Tageslänge zwischen den extremen Sommer- und Winterwerten liegen. Hier kann der Ertrag in etwa dem Jahresdurchschnitt entsprechen oder leicht darüber oder darunter liegen.

Tagesgang

Der Tagesgang der Stromproduktion beschreibt, wie sich die Stromerzeugung einer PV-Anlage über den Verlauf eines Tages verändert:

• Morgenstunden: Der Stromertrag beginnt in der Regel gegen 6 bis 7 Uhr morgens, wenn die Sonne aufgeht. Zu Beginn ist die Leistung noch niedrig, da die Sonnenstrahlen flach auf die Module treffen und die Sonnenintensität langsam zunimmt.
• Mittagszeit: Der Ertrag erreicht gewöhnlich seinen Höhepunkt zwischen 11 und 14 Uhr, wenn die Sonne am höchsten steht. In dieser Zeit sind die Sonnenstrahlen am intensivsten und die Module können die maximal mögliche Leistung erzeugen. Die Energieproduktion ist in dieser Phase am höchsten.
• Nachmittags- und Abendstunden: Ab etwa 15 Uhr beginnt der Ertrag allmählich abzunehmen, da die Sonne tiefer am Himmel steht und die Intensität der Sonnenstrahlen abnimmt. Die Stromproduktion sinkt bis zur Dämmerung weiter, bis sie schließlich bei Sonnenuntergang fast vollständig endet.

Die genaue Form des Tagesgangs kann je nach Jahreszeit, Wetterbedingungen und geographischer Lage variieren. An sonnigen Tagen ohne Wolken produziert die PV-Anlage eine gleichmäßigere Stromkurve, während bei bewölktem Wetter oder in den Morgen- und Abendstunden die Stromproduktion deutlich sinkt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der durchschnittliche Ertrag einer PV-Anlage stark von saisonalen und täglichen Schwankungen beeinflusst wird. Eine detaillierte Analyse der spezifischen Gegebenheiten und eine strategische Planung können helfen, die Energieproduktion zu optimieren und den Ertrag der Solaranlage zu maximieren.

Kilowattpeak (kWp): Bedeutung und Einfluss auf den Stromertrag

Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird oft in Kilowattpeak (kWp) angegeben. Kilowattpeak ist eine Maßeinheit, die angibt, wie viel elektrische Leistung ein Solarmodul oder eine komplette Anlage unter optimalen Bedingungen produzieren kann. Diese Bedingungen umfassen eine Einstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter und eine Temperatur von 25 Grad Celsius.

• Kilowattpeak (kWp) ist somit ein Maß für die maximale Leistung der PV-Anlage unter idealen Testbedingungen. Ein Modul mit einer Leistung von 300 Wp (Wattpeak) erzeugt bei diesen Bedingungen maximal 300 Watt. Die Gesamtleistung einer PV-Anlage wird durch die Summe der Leistungen aller installierten Module bestimmt. Wenn beispielsweise eine Anlage aus 20 Modulen mit jeweils 300 Wp besteht, hat die gesamte Anlage eine Leistung von 6 kWp.
• Der Stromertrag einer PV-Anlage ist jedoch nicht nur von der installierten Leistung in kWp abhängig, sondern auch von anderen Faktoren wie dem Standort, der Ausrichtung und Neigung der Solarmodule sowie den lokalen Wetterbedingungen. Während die kWp-Angabe die maximale mögliche Leistung beschreibt, ist der tatsächliche Stromertrag im Alltag oft niedriger, da nicht immer die optimalen Bedingungen herrschen.
• Praktische Bedeutung: Ein höherer kWp-Wert bedeutet in der Regel, dass eine PV-Anlage mehr Strom erzeugen kann. Dies ist besonders wichtig für die Dimensionierung der Anlage im Hinblick auf den eigenen Strombedarf. Allerdings sollte man auch berücksichtigen, dass der tatsächliche Ertrag von den täglichen Sonnenstunden, der Jahreszeit und der geographischen Lage beeinflusst wird.

Insgesamt geben Ihnen die Angaben in kWp eine Vorstellung von der Leistungsfähigkeit einer PV-Anlage unter idealen Bedingungen. Um den tatsächlichen Stromertrag und die Effizienz Ihrer Anlage realistisch einzuschätzen, sollten Sie auch lokale Faktoren und die tatsächlichen Wetterbedingungen berücksichtigen.

Faktoren, die den Stromertrag einer PV-Anlage beeinflussen

Der Stromertrag einer Photovoltaikanlage wird von mehreren wichtigen Faktoren bestimmt, die sowohl die Menge an erzeugtem Strom als auch die Effizienz der Anlage beeinflussen können. Die wesentlichen Faktoren sind:

Standort

Der Standort einer PV-Anlage ist einer der entscheidendsten Faktoren für den Stromertrag. Die geografische Lage bestimmt maßgeblich die Menge der verfügbaren Sonneneinstrahlung. In Regionen mit höherer Sonnenscheindauer und intensiverer Sonneneinstrahlung produziert eine PV-Anlage mehr Strom. Ebenso spielt die Verschattung eine zentrale Rolle:

• Dauerhafte Verschattung durch benachbarte Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse kann die Leistung der Solarmodule erheblich beeinträchtigen. Solarmodule, die ständig im Schatten liegen, erzeugen weniger Strom, da weniger Sonnenlicht auf sie trifft.
• Temporäre Verschattung durch sich bewegende Objekte, wie zum Beispiel Wolken oder Bäume, kann ebenfalls den Ertrag mindern. Die Installation einer Verschattungsanalyse hilft dabei, den besten Standort und die optimale Anordnung der Module zu finden.

Ausrichtung und Neigung

Die Ausrichtung und Neigung der Solarmodule sind ebenfalls entscheidend für den Stromertrag:

• Ausrichtung: Die meisten PV-Anlagen erzielen die besten Ergebnisse, wenn die Module nach Süden ausgerichtet sind. Dies gewährleistet, dass die Solarmodule die größte Menge an direkter Sonneneinstrahlung über den Tag hinweg erhalten. In nördlichen Breitengraden kann auch eine Ausrichtung nach Osten oder Westen sinnvoll sein, jedoch mit einem leicht verminderten Ertrag.
• Neigung: Der Neigungswinkel der Module beeinflusst ebenfalls die Menge an Sonneneinstrahlung, die auf die Module trifft. Eine Neigung von etwa 30 bis 40 Grad ist in vielen Fällen optimal, da sie es den Modulen ermöglicht, sich dem Sonnenstand im Laufe des Tages anzupassen und die maximale Sonneneinstrahlung zu erfassen. Bei Flachdächern müssen oft spezielle Montagesysteme verwendet werden, um eine geeignete Neigung zu erreichen.

Modultechnologie

Die Modultechnologie hat einen direkten Einfluss auf den Stromertrag. Verschiedene Technologien bieten unterschiedliche Effizienzgrade:

• Monokristalline Module sind in der Regel effizienter als polykristalline Module und benötigen weniger Platz, um die gleiche Menge an Strom zu erzeugen. Sie sind besonders gut geeignet für Bereiche mit begrenztem Platzangebot.
• Dünnschichtmodule bieten eine flexiblere Anwendung und sind oft günstiger, haben aber in der Regel eine niedrigere Effizienz als kristalline Module. Diese Technologie kann in speziellen Anwendungen oder auf großen Flächen sinnvoll sein.

Dachart

Die Dachart beeinflusst die Installation und den Ertrag der PV-Anlage:

• Steildach: Ein Steildach bietet durch seine Neigung bereits einen relativ optimalen Winkel für die Installation der Solarmodule. In vielen Fällen ist der Neigungswinkel von Steildächern bereits gut geeignet, um eine hohe Effizienz der PV-Anlage zu gewährleisten.
• Flachdach: Flachdächer erfordern spezielle Montagesysteme, um die Module in einem optimalen Winkel zur Sonne auszurichten. Eine Aufständerung der Module kann den Ertrag maximieren. Zudem bieten Flachdächer die Möglichkeit, bifaziale Module zu verwenden, die auf beiden Seiten Licht absorbieren und dadurch mehr Energie produzieren können.

Wetterbedingungen

Die Wetterbedingungen haben einen unmittelbaren Einfluss auf den Stromertrag einer PV-Anlage:

• Jahreszeiten: Die Menge an Sonneneinstrahlung variiert je nach Jahreszeit. Im Sommer sind die Tage länger und die Sonnenstrahlung intensiver, was zu einem höheren Stromertrag führt. Im Winter sind die Tage kürzer und die Sonnenstrahlung schwächer, was den Ertrag verringert.
• Sonnenschein und Wolkenbedeckung: Klarer Himmel ermöglicht eine maximale Sonneneinstrahlung, während Wolken die Menge der direkten Sonneneinstrahlung reduzieren. Auch wenn diffuse Sonnenstrahlung (durch Wolken) den Ertrag nicht vollständig auf Null senkt, produziert die Anlage bei direkter Sonneneinstrahlung dennoch mehr Strom.
• Temperatur: Höhere Temperaturen können die Effizienz der Solarmodule beeinträchtigen, da die Leistung mit steigender Temperatur sinkt. Moderne Module sind jedoch so konstruiert, dass sie auch bei höheren Temperaturen relativ effizient arbeiten.

Eigenverbrauch

Der Eigenverbrauch beschreibt den Anteil des selbst erzeugten Stroms, den Sie direkt in Ihrem Haushalt nutzen können. Die Menge an Strom, die von einer PV-Anlage produziert wird, ist nicht immer vollständig mit dem Verbrauchsbedarf des Haushalts synchronisiert. Um den Eigenverbrauch zu maximieren, müssen Sie die Zeiten, in denen Ihre Solaranlage Strom produziert, optimal mit Ihrem Strombedarf abgleichen. Typische Verbraucher wie Kühlschränke, Waschmaschinen und Beleuchtung sollten möglichst während der Tageszeiten betrieben werden, wenn die Solaranlage aktiv ist.

In Deutschland liegt der durchschnittliche Eigenverbrauchsanteil bei etwa 30-50% des erzeugten Stroms. Dies bedeutet, dass ein großer Teil des erzeugten Stroms ins öffentliche Netz eingespeist wird. Der Eigenverbrauch kann durch gezielte Maßnahmen wie die Nutzung von Geräten während der Sonnenscheinzeiten und durch den Einsatz von Batteriespeichern weiter optimiert werden.

Speicher

Die Integration von Speichern in ein Photovoltaiksystem ermöglicht es, überschüssigen Strom, der während der Tageszeiten erzeugt wird, zu speichern und zu einem späteren Zeitpunkt zu nutzen. Dies ist besonders wertvoll, um den Eigenverbrauch zu erhöhen und den Bedarf an Strom aus dem öffentlichen Netz zu reduzieren.

• Batteriespeicher: Moderne Batteriespeicher können Energie für den späteren Gebrauch aufbewahren, z.B. für den Abend oder die Nacht. Die Speicherkapazität und Effizienz dieser Batterien haben sich in den letzten Jahren erheblich verbessert. Die Kosten für Batterien variieren je nach Kapazität und Technologie, aber sie können eine erhebliche Investition darstellen. Dennoch bieten sie den Vorteil, dass Sie weniger abhängig von Netzstrom sind und den Eigenverbrauch optimieren können.
• Netzgekoppelte Speicherlösungen: Diese Systeme können überschüssigen Strom ins Netz einspeisen und bei Bedarf wieder beziehen. Dies ist besonders nützlich, wenn der Energiebedarf temporär über der Eigenproduktion liegt.

Einspeisevergütung

Die Einspeisevergütung ist eine finanzielle Entschädigung, die Sie für den Strom erhalten, den Sie ins öffentliche Stromnetz einspeisen. In Deutschland wird die Einspeisevergütung durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) geregelt. Die Höhe der Vergütung hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich des Zeitpunktes der Inbetriebnahme der PV-Anlage und der Größe der Anlage.

• Vergütungssätze: Diese werden regelmäßig angepasst und sind oft für bestimmte Zeiträume festgelegt. In der Regel erhalten Sie eine garantierte Vergütung für eine bestimmte Anzahl von Jahren, was Planungssicherheit für Ihre Investition bietet.
• Marktentwicklung: Da die Vergütungssätze in den letzten Jahren gesenkt wurden, ist es für neue Anlagenbetreiber wichtig, die aktuellen Sätze zu überprüfen und ihre wirtschaftlichen Erwartungen entsprechend anzupassen. Oftmals lohnt sich auch die Kombination von Eigenverbrauch und Einspeisung, um den wirtschaftlichen Nutzen zu maximieren.

Autarkierechner der HTW Berlin

Um eine fundierte Entscheidung über die Wirtschaftlichkeit und den Autarkiegrad Ihrer PV-Anlage zu treffen, kann der Autarkierechner der HTW Berlin hilfreich sein. Dieser Rechner ermöglicht es Ihnen, Ihre persönliche Energieunabhängigkeit zu berechnen, indem Sie verschiedene Parameter wie Ihre Stromverbrauchsprofile, die Größe der PV-Anlage und die Speicherkapazität eingeben.

• Funktionalität: Der Rechner bietet eine detaillierte Analyse darüber, wie viel Energie Sie selbst produzieren, speichern und nutzen können. Er hilft Ihnen zu verstehen, wie viel Energie Sie aus dem Netz beziehen müssen und wie hoch der Anteil des Eigenverbrauchs ist.
• Link zum Rechner: Autarkierechner der HTW Berlin.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Kombination aus optimalem Eigenverbrauch, der Nutzung von Speichern, der Einspeisevergütung und der Nutzung von Planungstools wie dem Autarkierechner entscheidend für die Maximierung der Effizienz und Wirtschaftlichkeit Ihrer Photovoltaikanlage ist. Durch gezielte Planung und die Nutzung dieser Instrumente können Sie die Vorteile Ihrer Solaranlage bestmöglich ausschöpfen und Ihre Energiekosten langfristig senken.

Praxisbeispiele zur Stromerzeugung und -nutzung

Um ein besseres Verständnis für die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage zu bekommen, ist es hilfreich, konkrete Rechenbeispiele und Fallstudien zu betrachten. In diesem Kapitel werden wir sowohl anhand von Rechenbeispielen zeigen, wie viel Strom eine typische PV-Anlage erzeugen kann, als auch verschiedene Haushaltstypen und deren Strombedarfe betrachten, um zu veranschaulichen, wie PV-Anlagen im Alltag eingesetzt werden können.

Rechenbeispiele: Stromerzeugung einer 5 kWp-Anlage

Eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 5 kWp ist eine gängige Größe für Privathaushalte. Um die potenzielle Stromerzeugung zu berechnen, betrachten wir durchschnittliche Werte für den Jahresertrag einer PV-Anlage in Deutschland.

• Jahresertrag: In Deutschland liegt der durchschnittliche Jahresertrag bei etwa 1000 kWh pro kWp. Das bedeutet, dass eine 5 kWp-Anlage unter idealen Bedingungen rund 5000 kWh pro Jahr erzeugen kann. Diese Berechnung geht von einem durchschnittlichen Sonnenstand und einer guten Ausrichtung der Anlage aus.

Beispielrechnung für eine 5 kWp-Anlage:

• Leistung der PV-Anlage: 5 kWp
• Durchschnittlicher Ertrag pro kWp: 1000 kWh
• Jahresertrag der Anlage: 5 kWp x 1000 kWh/kWp = 5000 kWh

Dieser Wert ist ein Durchschnitt und kann je nach Standort, Wetterbedingungen und spezifischer Ausrichtung der Anlage variieren. In besonders sonnenreichen Regionen oder bei optimaler Ausrichtung kann der Ertrag höher sein, während er in weniger sonnigen oder verschatteten Bereichen geringer ausfallen kann.

Fallbeispiele:

Um zu verstehen, wie sich der Stromertrag einer PV-Anlage auf verschiedene Haushalte auswirkt, betrachten wir einige typische Haushaltstypen und deren Stromverbrauch. Diese Fallbeispiele helfen dabei, einzuschätzen, wie viel der erzeugte Strom genutzt werden kann und wie die unterschiedlichen Verbrauchsprofile die Effizienz der Anlage beeinflussen.

Durchschnittlicher Vier-Personen-Haushalt

• Jährlicher Stromverbrauch: etwa 4000 kWh.
• PV-Anlage: 5 kWp.
• Jahresertrag der PV-Anlage: etwa 5000 kWh.

In diesem Fall produziert die PV-Anlage mehr Strom als der Haushalt verbraucht. Der überschüssige Strom, der nicht direkt verbraucht wird, kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Mit einer typischen Einspeisevergütung kann dieser überschüssige Strom zusätzliche Einnahmen generieren. Der Eigenverbrauchsanteil kann durch den Einsatz eines Batteriespeichers erhöht werden.

Ein-Personen-Haushalt mit geringem Stromverbrauch

• Jährlicher Stromverbrauch: etwa 1500 kWh.
• PV-Anlage: 5 kWp.
• Jahresertrag der PV-Anlage: etwa 5000 kWh.

Hier produziert die PV-Anlage deutlich mehr Strom, als der Ein-Personen-Haushalt benötigt. Der Großteil des erzeugten Stroms kann ins Netz eingespeist werden. Die Nutzung eines Batteriespeichers würde den Eigenverbrauch weiter optimieren und die Abhängigkeit vom Stromnetz reduzieren. Der hohe Überschuss kann durch Einspeisevergütungen einen erheblichen finanziellen Vorteil bieten.

Großfamilie oder Mehr-Personen-Haushalt mit hohem Stromverbrauch

• Jährlicher Stromverbrauch: etwa 6000 kWh.
• PV-Anlage: 5 kWp.
• Jahresertrag der PV-Anlage: etwa 5000 kWh.

In einem solchen Fall kann die PV-Anlage den Großteil des Strombedarfs decken, aber nicht den gesamten Bedarf. Der Haushaltsstromverbrauch übersteigt den jährlichen Ertrag der PV-Anlage. Hier ist die Kombination aus Eigenverbrauch und zusätzlicher Strombezug vom Netz erforderlich. Der Einsatz eines Batteriespeichers kann helfen, den Eigenverbrauch zu maximieren und die Stromkosten zu senken.