Photovoltaik-Ertrag – so viel leistet Ihre PV-Anlage in 2024

Herzlich willkommen zu diesem Artikel über den Photovoltaik-Ertrag! In diesem Beitrag werde ich die wichtigsten Faktoren untersuchen, die den Ertrag einer Photovoltaikanlage beeinflussen.

Zunächst erkläre ich, wie man den möglichen Ertrag einer PV-Anlage berechnet und welche Formel dafür verwendet wird. Anschließend gehe ich auf die Leistung der Anlage ein, die von der Anzahl und dem Wirkungsgrad der Module abhängt. Auch die Auswahl des Wechselrichters spielt für den Ertrag eine Rolle.

Weitere wichtige Einflussfaktoren, die ich hier detailliert behandle, sind der Standort, die Ausrichtung der Module sowie mögliche Verschattungen. Zudem zeige ich auf, wie sich der Ertrag über das Jahr und den Tag verteilt.

Am Ende des Artikels beantworte ich einige häufig gestellte Fragen zum Thema und fasse die Kernaussagen in einem Fazit zusammen. Jetzt aber zunächst zum ersten Punkt – der Berechnung des möglichen Ertrags.

Was ist der Photovoltaik-Ertrag?

Der Photovoltaik-Ertrag gibt an, wie viel Strom eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) pro Jahr erzeugt. Er wird in Kilowattstunden (kWh) pro Jahr angegeben und hängt von verschiedenen Faktoren ab.

Der durchschnittliche Ertrag einer Photovoltaikanlage in Deutschland liegt bei circa 850 bis 1.000 kWh pro kWp (Kilowatt-Peak) installierter Leistung. Das bedeutet, eine Anlage mit einer Leistung von 5 kWp würde im Jahr durchschnittlich 4.250 bis 5.000 kWh Strom erzeugen. Allerdings gibt es große Schwankungen, abhängig von Standort, Ausrichtung und anderen Faktoren. Der Ertrag einer PV-Anlage lässt sich also nicht pauschal angeben, sondern muss für jede Anlage einzeln berechnet werden.

Wie berechnet man den Photovoltaik-Ertrag?

Der Ertrag einer Photovoltaikanlage lässt sich anhand einer einfachen Formel berechnen:

Ertrag (kWh) = Installierte Leistung (kWp) x Sonneneinstrahlung (kWh/m2) x Anlagenleistung

Dabei sind folgende Faktoren entscheidend:

• Installierte Leistung (kWp): Dies ist die Nennleistung der verbauten Solarmodule in Kilowatt-Peak. Je mehr Module installiert sind, desto höher die Leistung.

• Sonneneinstrahlung (kWh/m2): Hierbei handelt es sich um den Ertrag pro Quadratmeter, abhängig von Standort und Ausrichtung. Die durchschnittlichen Werte in Deutschland liegen zwischen 900 und 1.100 kWh/m2 pro Jahr.

• Anlagenleistung: Dieser Faktor berücksichtigt Verluste durch Verschattung, Verschmutzung, Kabel und Wechselrichter. Übliche Werte liegen zwischen 0,7 und 0,85.

Mit einem Online-Rechner lässt sich der Ertrag einer geplanten oder bestehenden Anlage einfach berechnen. Dazu müssen lediglich die Leistung, der Standort und ggf. die Ausrichtung eingegeben werden. Der Rechner liefert dann eine Schätzung des jährlichen Ertrags.

Leistung der PV-Anlage

Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird in Kilowatt peak (kWp) angegeben und hängt von zwei Faktoren ab:

• Der Anzahl der verbauten Solarmodule
• Dem Wirkungsgrad der verwendeten Module

Je mehr Module installiert werden, desto höher ist logischerweise die Gesamtleistung der Anlage. Wichtig ist hierbei auch, dass die Module aufeinander abgestimmt sind und zusammenpassen.

Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt werden kann. Übliche Wirkungsgrade von handelsüblichen Solarmodulen liegen zwischen 15% und 22%. Hocheffiziente Module können Wirkungsgrade von über 25% erreichen.

Für ein Einfamilienhaus sind Anlagengrößen zwischen 5 und 10 kWp typisch. Das entspricht einer Modulfläche von ca. 30-60 m2. Bei diesen Größen liegt der jährliche Ertrag in Deutschland zwischen 5000 und 10.000 kWh.

Mit steigender Anlagengröße nimmt die Komplexität der Installation zu. Daher sollte die Anlage sorgfältig geplant werden, um die optimale Größe für den Eigenverbrauch zu finden.

Auswahl der Solarmodule

Bei der Auswahl der Solarmodule für eine Photovoltaikanlage sind zwei Faktoren entscheidend: Der Wirkungsgrad und der Zelltyp.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Strom erzeugt das Modul. Gängige Wirkungsgrade liegen zwischen 15 und 22 Prozent. Hocheffiziente Module mit Wirkungsgraden über 22 Prozent sind in der Anschaffung teurer, erzielen aber auf Dauer höhere Erträge.

Zelltyp

Es gibt drei gängige Zelltypen für Photovoltaik-Module:

• Monokristalline Solarzellen: Sie bestehen aus einem einzelnen Siliziumblock und haben Wirkungsgrade von bis zu 22 Prozent. Allerdings sind sie recht teuer.

• Polykristalline Solarzellen: Sie werden aus vielen kleinen Siliziumkristallen gefertigt und erreichen Wirkungsgrade um die 17 Prozent. Ihr Preis ist günstiger als bei monokristallinen Zellen.

• Dünnschicht-Solarzellen: Sie kommen mit sehr dünnen Schichten aus und sind preisgünstig herzustellen. Der Wirkungsgrad liegt allerdings nur bei maximal 13 Prozent.

Für maximale Erträge empfiehlt sich die Wahl von hocheffizienten Mono- oder Polykristallinen Modulen. Dünnschichtmodule eignen sich aufgrund der geringeren Flächenleistung nur bedingt.

Auswahl des Wechselrichters

Die Wahl des passenden Wechselrichters ist entscheidend für den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters gibt an, wie viel der von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom-Leistung am Ende als Wechselstrom am Hausanschluss ankommt.

Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters, desto mehr Ertrag kann erzielt werden. Moderne Wechselrichter erreichen Wirkungsgrade von bis zu 98 Prozent. Ältere Modelle können deutlich darunter liegen. Deshalb lohnt sich mittlerweile der Austausch alter Wechselrichter, da dies den Ertrag spürbar erhöhen kann.

Wichtig ist auch, dass der Wechselrichter passgenau zur Leistung der Solarmodule ausgewählt wird. Ist er unterdimensioniert, begrenzt er den Ertrag. Ist er überdimensioniert, werden seine eigenen Verluste größer. Die Faustregel lautet: Die Nennleistung des Wechselrichters sollte ca. 80 bis 120 Prozent der Nennleistung der PV-Module abdecken.

Standort und Sonneneinstrahlung

Der Standort einer Photovoltaikanlage hat einen großen Einfluss auf den Ertrag. Je nördlicher der Standort, desto geringer ist in der Regel die Sonneneinstrahlung und damit auch der Ertrag der PV-Anlage.

In Deutschland gibt es deutliche regionale Unterschiede bei der Sonneneinstrahlung:

• Süddeutschland: Höhere Sonneneinstrahlung und damit mehr Ertrag. Bayern und Baden-Württemberg sind die ertragreichsten Regionen.

• Mitte Deutschlands: Mittlere Sonneneinstrahlung und Erträge. Hessen, Rheinland-Pfalz, Saarland liegen im Mittelfeld.

• Norddeutschland: Geringere Sonneneinstrahlung und niedrigere Erträge. Niedersachsen, Schleswig-Holstein und Mecklenburg-Vorpommern sind am wenigsten ertragreich.

Der Unterschied zwischen dem sonnenreichsten und sonnenärmsten Bundesland beträgt bis zu 20%. Standorte in Bayern und Baden-Württemberg erzielen also rund 20% mehr Ertrag als vergleichbare Anlagen in Norddeutschland.

Bei der Planung einer PV-Anlage sollten die regionalen Unterschiede bei der Sonneneinstrahlung daher unbedingt berücksichtigt werden. Je weiter nördlich der Standort liegt, desto größer muss die Anlage dimensioniert werden, um die gleiche Strommenge zu erzeugen.

Ausrichtung und Neigung

Die Ausrichtung und Neigung von Solarmodulen hat einen großen Einfluss auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Idealerweise sollten die Module genau nach Süden ausgerichtet werden, da die Sonneneinstrahlung von Süden kommt.

Eine Abweichung von bis zu 30 Grad nach Osten oder Westen ist in der Regel unproblematisch. Bei einer Ost-West-Ausrichtung liegt der Ertrag etwa 20% niedriger als bei Südausrichtung.

Die optimale Neigung ist abhängig vom Standort. In Deutschland hat sich eine Neigung von 30 bis 40 Grad als ideal herausgestellt. Damit können über das Jahr die höchsten Erträge erzielt werden.

Im Norden Deutschlands empfiehlt sich eher eine flachere Neigung von 20 bis 30 Grad. Im Süden kann die Neigung bis 45 Grad betragen. Grundsätzlich gilt: Je nördlicher der Standort, desto flacher die optimale Neigung.

Mit der richtigen Ausrichtung und Neigung der Solarmodule lässt sich der Ertrag deutlich steigern. Fachfirmen berücksichtigen bei der Planung und Installation die Gegebenheiten vor Ort, um die optimale Ausrichtung für höchstmögliche Erträge zu erreichen.

Verschattung

Verschattung hat einen stark negativen Einfluss auf den Ertrag von Photovoltaikanlagen. Wenn auch nur ein Teil einer Solarzelle verschattet ist, produziert die gesamte Zelle weniger Strom. Die übrigen Zellen der Module liefern zwar weiterhin ihre volle Leistung, doch insgesamt sinkt die Leistung des gesamten Moduls deutlich.

Als Lösung für teilverschattete Solarmodule dienen Bypass-Dioden. Sie umgehen die vom Schatten betroffenen Solarzellen und ermöglichen so, dass der Rest des Moduls weiterhin Strom erzeugen kann. Allerdings ist der Ertragsverlust durch die Abschaltung der Zellen nicht vollständig auszugleichen.

Idealerweise sollten PV-Anlagen komplett frei von Verschattungen sein. Bei der Planung ist auf ausreichend Abstand zu möglichen Verschattungsobjekten wie Bäumen, Gebäuden oder Antennen zu achten. Bereits kleine Verschattungen können die Energieausbeute stark verringern. Mit Bypass-Dioden lässt sich der Ertragsverlust zwar abmildern, eine volle Leistung ist aber nur ohne Verschattung möglich.

Ertrag im Jahresverlauf

Der Photovoltaik-Ertrag variiert im Laufe eines Jahres stark, da die Sonneneinstrahlung je nach Jahreszeit unterschiedlich ist. Die meiste Leistung erbringen Photovoltaikanlagen in den Sommermonaten Juni, Juli und August. Hier ist die Sonneneinstrahlung am intensivsten und die Tage sind sehr lang. Ideale Bedingungen also für einen hohen Solarstromertrag.

In den Wintermonaten Dezember, Januar und Februar ist der Ertrag von Photovoltaikanlagen am geringsten. Die Tage sind kürzer und die Sonneneinstrahlung ist schwächer. Zudem kann Schnee auf den Modulen den Ertrag mindern. Die Energieausbeute liegt im Winter daher deutlich unter der in den Sommermonaten.

Der saisonale Verlauf des Ertrags sollte bei der Planung der Anlage berücksichtigt werden. Meist produziert die PV-Anlage im Sommer mehr Strom als benötigt wird. Für eine optimale Eigenverbrauchsquote sollte der Verbrauch im Sommer daher erhöht werden, z.B. durch Nutzung einer Wärmepumpe zur Warmwasserbereitung.

Ertrag im Tagesverlauf

Der Ertrag einer Photovoltaikanlage variiert im Tagesverlauf in Abhängigkeit von der Sonneneinstrahlung. Die höchsten Erträge werden in der Mittagszeit erreicht, wenn die Sonne ihren höchsten Stand am Himmel hat und die Einstrahlung optimal auf die Module fällt.

Zu Beginn des Tages, wenn die Sonne aufgeht, und am Ende des Tages, wenn sie untergeht, ist der Ertrag deutlich geringer, da die Einstrahlung flach auf die Module fällt. In den frühen Morgen- und späten Abendstunden kann die Produktion sogar ganz zum Erliegen kommen.

In den Sommermonaten erreichen PV-Anlagen in Deutschland ihre Maximalleistung typischerweise zwischen 11 und 15 Uhr. Im Winter verschiebt sich das Leistungsmaximum aufgrund des niedrigeren Sonnenstandes etwas nach vorne, meist auf 10 bis 14 Uhr.

Die Ertragskurve einer PV-Anlage über den Tag zeigt also in der Regel eine Glockenform mit dem Scheitelpunkt zur Mittagszeit. Eine optimale Ausrichtung der Module zur Sonne ist entscheidend, um die Erträge in den Mittagsstunden zu maximieren.

Häufige Fragen zum Photovoltaik-Ertrag

Wie hoch ist der Ertrag bei Wolken?

Der Ertrag von Photovoltaikanlagen sinkt bei Wolken deutlich. Bei leichter Bewölkung ist der Ertragsverlust noch relativ gering. Bei dichter Bewölkung kann der Ertrag jedoch um bis zu 70-80% reduziert sein. Entscheidend ist die Dicke der Wolkenschicht. Dünne Schleierwolken mindern den Ertrag nur wenig. Dickere Wolken reflektieren und absorbieren jedoch einen Großteil des Sonnenlichts, bevor es die Solarmodule erreicht.

Wie viel Ertrag pro m2 und kWp?

Als grober Richtwert für Deutschland kann man von einem durchschnittlichen Ertrag von ca. 1.000 kWh pro kWp Anlagenleistung ausgehen. Bezogen auf die Modulfläche sind das rund 125 kWh pro m2. Allerdings kommt es stark auf den Standort und die Ausrichtung der Module an. In Süddeutschland sind bis zu 1.300 kWh pro kWp möglich, im Norden eher nur 900 kWh. Optimal ausgerichtete Anlagen erreichen bis zu 140 kWh pro m2.

Wie viel Strom erzeugt eine 10 kWp Anlage?

Bei einer 10 kWp Photovoltaikanlage kann man von einem durchschnittlichen Jahresertrag von etwa 10.000 kWh ausgehen. Allerdings schwankt dieser Wert je nach Standort und Ausrichtung. In Norddeutschland wären es eher 9.000 kWh, in Süddeutschland bis 11.000 kWh. Bei optimaler Ausrichtung sind auch 12.000 kWh und mehr möglich. Eine 10 kWp Anlage deckt somit den Strombedarf eines 3-4 Personen Haushalts.

Fazit

Der Photovoltaik-Ertrag einer Anlage hängt von vielen Faktoren ab. Mit der richtigen Planung und Installation durch Fachfirmen lässt sich der Ertrag optimieren.

Zusammenfassung

• Der durchschnittliche Photovoltaik-Ertrag in Deutschland liegt bei etwa 1000 kWh pro kWp installierter Leistung pro Jahr.
• Der Ertrag variiert mit den Jahreszeiten – im Sommer ist er am höchsten, im Winter am niedrigsten.
• Wichtige Einflussfaktoren sind die Leistung der PV-Anlage, die Modulwahl, der Wechselrichter und der Standort.
• Eine optimale Ausrichtung nach Süden und ein Neigungswinkel von 30-40° bringen den maximalen Ertrag.
• Verschattungen verringern den Ertrag deutlich und sollten vermieden werden.

Wichtigste Tipps

• Wählen Sie hocheffiziente Solarmodule mit hohem Wirkungsgrad.
• Achten Sie auf einen leistungsstarken Wechselrichter mit hohem Wirkungsgrad.
• Planen Sie die Anlage für eine optimale Ausrichtung nach Süden.
• Vermeiden Sie nach Möglichkeit Verschattungen auf den Solarmodulen.
• Lassen Sie die Anlage von einer Fachfirma planen und installieren.