Photovoltaik Leistung - Das wichtigste in Kürze
Die Leistung von Photovoltaikanlagen ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit, da ein hoher Ertrag die Stromkosten langfristig reduziert.
- Kilowatt-Peak: Dies ist die Einheit für die installierte Leistung der PV-Anlage ist. Sie zeigt an, wie viel Solarstrom unter den optimalen Bedingungen produziert wird.
- Kilowattstunde: Dies ist die Einheit für den tatsächlichen Ertrag der PV-Anlage ist. Sie gibt an, wie viel vom erzeugten Strom ins Hausstromnetz und/oder ins öffentliche Stromnetz gelangt.
- Stromertrag: Pro Kilowatt-Peak erzeugen PV-Anlagen 800 bis 1.200 kWh im Jahr.
Was bedeutet eine Kilowattstunde (kWh)?
Kilowattstunde ist die Einheit, in der man Energie misst. Im Fall einer Photovoltaikanlage gibt sie an, wie viel Solarstrom diese in einer Stunden erzeugt. Sie ist ein Indikator für den Stromertrag, der an einem separaten Stromzähler ablesbar ist.
Bei Photovoltaikanlagen bekommt man viel öfter mit Kilowatt-Peak zu tun. Warum?
Was bedeutet kWp?
Die Einheit kWp gibt die Höchstleistung einer Photovoltaikanlage an. Sie wird ausschließlich in Verbindung mit Solaranlagen verwendet. Diese Metrik ist für den Vergleich der Leistung von Anlagen und einzelnen Solarmodulen wichtig.
Solarmodule erzeugen je nach den Bedingungen unterschiedlich viel Strom. Faktoren wie Sonneneinstrahlung, Ausrichtung und Einfallswinkel beeinflussen den Ertrag. Deswegen wird die Höchstleistung von Solarmodulen unter konstanten, standardisierten Testbedingungen ermittelt. Dafür wurden der STC und NOCT entwickelt. Beide Metriken finden Sie auf den Datenblätter von Solarmodulen.
- STC (Standard Test Conditions): Diese Leistung wird in Watt gemessen und entspricht der Leistung des Moduls unter Standard-Testbedingungen. Diese sind:
- NOCT (Normal Operating Cell Temperatur): Bei diesen Tests geht man von einer Modultemperatur von 45 °C und einer Einstrahlung von 800 W/m² aus. Dieses Leistungsmaß wurde entwickelt, weil der STC unpräzise ist. Denn bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m² erwärmen sich die PV-Module über 25 °C.
So viele kWh erzeugt eine PV-Anlage pro kWp
Eine PV-Anlage erzeugt durchschnittlich 1.000 kWh im Jahr pro installiertem kWp. In Deutschland liegt der jährliche Ertrag von PV-Anlagen zwischen 800 und 1.200 kWh pro installierter Leistung. Wie viel kWh eine PV-Anlage pro kWp tatsächlich erzeugt, variiert je nach Hersteller, Standort und Ausrichtung.
Was bedeutet Momentanleistung bei PV-Anlagen?
Die Momentanleistung gibt an, wie viel selbst erzeugter Solarstrom die PV-Anlage zu einem bestimmten Zeitpunkt generiert. Die momentane Leistung wird durch die Gesamt-Nennleistung, Anzahl der PV-Module und aktuelle Sonneneinstrahlung bestimmt. Diese Leistung ist am Wechselrichter oder an Überwachungssoftwares ablesbar.
Was bedeutet die spezifische Leistung von PV-Anlagen?
Die spezifische Leistung vergleicht die tatsächliche Stromerzeugung mit der Nennleistung. Er gibt an, wie viel Kilowattstunden (kWh) eine Solaranlage in einem Jahr pro Kilowattpeak (kWp) erzeugt. Der spezifische Ertrag ermöglicht den Vergleich von Anlagen unterschiedlicher Größe. Der durchschnittliche spezifische Ertrag in Deutschland liegt bei etwa 1.000 kWh pro kWp im Jahr. Dieser Wert wird von mehreren Faktoren beeinflusst.
Den Ertrag von Photovoltaik berechnen: so geht's
Um den Ertrag von Photovoltaik zu berechnen, multipliziert man die installierte Nennleistung einer Solaranlage durch die spezifische Leistung. Da dieser Wert in Deutschland rund 1.000 kWh im Jahr pro installiertem kWp beträgt, multiplizieren Sie die kWp der Solaranlage durch 1.000.
Solarertrag (kWh/Jahr) = Nennleistung der Solaranlage (kWp) x Spezifischer Ertrag (kWh/kWp . Jahr)
Beispiel: Solarertrag = 5 kWp PV-Anlage x 1.000 kWh/kWp . Jahr = 5.000 kWh/Jahr
Als Alternative können wir unseren Solarrechner Test empfehlen.
Wie berechnet man die PV-Leistung?
Die PV-Leistung berechnet man, indem der jährliche Stromverbrauch durch den spezifischen Ertrag geteilt wird. Als Faustregel gilt, 1 kWp PV-Leistung erzeugt in Deutschland 1.000 kWh im Jahr.
PV-Leistung (kWp) = Stromverbrauch (kWh/Jahr) / Spezifischer Ertrag (kWh/kWp . Jahr)
Beispiel: PV-Leistung = 4.000 kWh/Jahr / 1.000 kWh/kWp . Jahr = 4 kWp
Wie viel kWp PV brauche ich?
Wie viel kWp PV Sie brauchen, hängt vom Stromverbrauch ab. Der durchschnittliche Stromverbrauch für 1- und 2-Personen-Haushalte liegt bei 2.400 bis 3.000 kWh im Jahr. Einfamilienhäuser verbrauchen jährlich 3.600 bis 5.000 kWh Strom. Somit reicht für die meisten Haushalte in Deutschland eine PV-Anlage mit 3 bis 7 kWp aus.
Haushaltsgröße | Durchschnittlicher Stromverbrauch |
1 Person | ca. 2.400 kWh/Jahr |
2 Personen | ca. 3.000 kWh/Jahr |
3 Personen | ca. 3.600 kWh/Jahr |
4 Personen | ca. 4.000 kWh/Jahr |
5 Personen | ca. 5.000 kWh/Jahr |
Welche Faktoren beeinflussen die Leistung einer PV-Anlage?
Faktoren wie die Globalstrahlung, der Standort, die Ausrichtung und Neigung des Daches sowie der Hersteller von Solarmodulen beeinflussen die Leistung einer PV-Anlage. Alle Faktoren, die die Energie der Sonne oder die Leistung der Anlage beeinflussen, wirken sich auf den Ertrag der Photovoltaikanlage aus.
Wirkungsgrad der Solarmodule
Welche Leistung eine PV-Anlage erbringt, bestimmt vor allem der Wirkungsgrad der Solarmodule. Er gibt an, wie viel der Sonnenenergie in Strom umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad variiert nicht nur je nach Art der Module und Solarzellen, sondern auch von Hersteller zu Hersteller. Den höchsten Wirkungsgrad haben bifaziale Module, gefolgt von den dickschichtigen Modulen. Dünnschichtzellen haben den niedrigsten Wirkungsgrad.
Typ von Solarmodul | Typ von Solarzelle | Wirkungsgrad |
Dickschichtige Module | Monokristallin | 16 - 24 % |
Polykristallin | 14 - 20 % | |
Dünnschichte Module | CIS-Solarzelle | 10 - 12 % |
CIGS- Solarzelle | 11 - 14 % | |
Bifaziale Module | Mono- + Polykristallin | 20 - 25% |
Der Wirkungsgrad einer Solaranlage wird durch Faktoren wie den Modultyp und die durch Verkabelung und Wechselrichter verursachten Verluste bestimmt.
Wechselrichter
Photovoltaikanlagen benötigen für einen optimalen Ertrag die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters bestimmt, wie gut diese Umwandlung erfolgt. Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von 96 bis 98 %, was zu leichten Leistungsverlusten führt. Dieser Verlust ist nicht konstant und hängt von der Spannung und der aktuellen Leistung des Solarmoduls ab. Trotzdem bleibt der Wechselrichter von entscheidender Bedeutung.
Sonneneinstrahlung
Einer der Faktoren, die den Ertrag am meisten beeinflussen, ist die Sonneneinstrahlung auf die Solaranlage. Bei bedecktem Himmel oder Regen ist der photovoltaische Ertrag aufgrund der geringeren Einstrahlung geringer. Neben dem Wetter beeinflussen auch die Tageszeiten und Jahreszeiten die Sonneneinstrahlung.
- Morgens und abends schwächer als zu Mittag, was zu unterschiedlichen Erträgen führt.
- Zwischen April und September fängt die PV-Anlage die meisten Sonnenstunden ein. In diesem Zeitraum produziert die PV-Anlage 70 bis 80 % des Ertrags. Im Winter hingegen sind die Tage kürzer und das Wetter oft schlechter.
Der höchste Ertrag einer Photovoltaikanlage wird im Sommer zur Mittagszeit, wenn die Sonne am höchsten steht, erzielt. Neben der direkten Sonneneinstrahlung beeinflusst auch die Globalstrahlung die Leistung einer PV-Anlage.
Globalstrahlung
Die Globalstrahlung umfasst die direkte und diffuse Strahlung. Bei klarem Himmel erreich die direkte Globalstrahlung der Sonne die Erde. Wenn sich jedoch Wassertröpfchen, Staub oder Wolken in der Atmosphäre befinden, werden die Strahlen gestreut und verlieren an Intensität. Schlechtes Wetter und schlechte Luftqualität verringern den Wert der Globalstrahlung.
In Deutschland beträgt die Globalstrahlung durchschnittlich 130 W/m². Allerdings schwankt der Wert jahreszeitlich stark, wobei der PV-Ertrag im Winter geringer ist. Im Gegensatz dazu ist die Sonneneinstrahlung im Sommer fünfmal so hoch wie im Winter.
Positionierung der PV-Anlage
Die Ausrichtung nimmt ebenfalls einen erheblichen Einfluss auf die Leistung einer PV-Anlage. In Deutschland erzielen nach Süden ausgerichtete PV-Anlagen den höchsten Ertrag. Leicht nach Osten oder Westen ausgerichtete Anlagen erzielen zufriedenstellende Erträge, wenngleich diese etwas geringer sind.
Neben der Ausrichtung nimmt auch die Neigung, in der eine Solaranlage installiert ist, eine wesentliche Rolle ein. Ein Winkel von 30 ° ist optimal für einen maximalen Solarstromertrag. Dieser Winkel wird durch Anpassung der Dachneigung und der Platzierung der Photovoltaikanlage erreicht.
Verschattung
Die Verschattung beeinträchtigt die Effizienz von Solarmodulen erheblich. Es ist möglichst zu vermeiden, dass die Solarmodule für längere Zeit verschattet sind. Jegliche Schattenquellen sind rundum die PV-Anlage zu entfernen. Neben Bäume, werfen auch benachbarte Häuser, Schornsteine und Dachgauben Schatten.
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