Wie viel Leistung liefert meine PV Anlage?

Die meisten Solaranlagen auf deutschen Einfamilienhäusern liefern eine Nennleistung zwischen 4 und 10kWp (Kilo Watt Peak). Eine Anlage liefert dabei pro kWp (ca. vier Solarmodule) ca. 1.000 kWh pro Jahr (Quelle: eon). Die exakte Leistung einer PV Anlage aber hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab und lässt sich nicht pauschal ermitteln. Im Folgenden werden wir einen genaueren Blick auf die Kennzahlen einer PV Anlage werfen und wie sich deren reale Leistung berechnet.

Welche Kennzahlen hat meine PV Anlage?

• Kilowattpeak (kWp) oder Nennleistung
  Dies bezeichnet die maximale Leistung der Anlage unter Standardbedingungen.
• Momentanleistung
  Dies bezeichnet die Leistung der Anlage zu einem bestimmten Zeitpunkt.
• Stromertrag
  Dies bezeichnet die tatsächliche Leistung der Anlage und kann von der Nennleistung abweichen.
• Wirkungsgrad
  Dies bezeichnet das Verhältnis zwischen einstrahlender und nutzbarer Solarenergie.
• Spezifischer Ertrag
  Dies bezeichnet das Verhältnis zwischen Stromertrag und Nennleistung der Anlage.
• Leistungstoleranz 
  Dies bezeichnet die mögliche Abweichung von der Nennleistung eines Solarmoduls.
• Leistungsgarantie
  Dies bezeichnet die garantierte Leistung, die ein PV Modul nach einem bestimmten Zeitraumen noch erbringen muss.

Neben diesen quantifizierbaren Eigenschaften unterscheiden sich PV Anlagen auch nach der Modulart (Monokristallin, Polykristallin, Amorphes Silizium, CdTE- Dünnschicht), der Produktgarantie, den Abmessungen und dem Preis.

Welche externen Faktoren beeinflussen die Leistung meiner PV Anlage?

• Systemverluste
  Systemverluste bezeichnen alle Verluste im System, die dazu führen, dass die genutzte Energie geringer ist, als die Erzeugte. Dazu gehören Leitungsverluste, Verluste des Wechselrichters (Wirkungsgrad: 95 – 98%), Verschmutzungen, Schnee auf den Modulen und Vieles mehr. Im Allgemeinen rechnet man mit in Summe 14% Systemverlusten.
• Standort
  Je nördlicher der Standort, desto schwächer ist die Energie der Sonne und desto weniger Strom lässt sich erzeugen. Am Äquator ist die Sonneneintrahlung am stärksten und bis zu 2,5 mal intensiver als in Deutschland. In Deutschland beträgt die so genannte Globalstrahlung durchschnittlich ca. 125 Watt pro Quadratmeter. Über ein Jahr gerechnet erhält man eine Summe von 1.094 Kilowattstunden pro Quadratmeter. In Bayern ist der Wert dabei höher als in Norddeutschland.
  

• Ausrichtung
  Großen Einfluss hat auch die Ausrichtung der Anlage. Die höchsten Erträge erreicht man bei einer Ausrichtung nach Süden, die geringsten in Richtung Norden.
• Neigungswinkel
  Idealerweise sollten die Sonnenstrahlen in einem 90-Grad-Winkel auf die Solarmodule treffen. In der Praxis ändert sich sich der Winkel der Sonnenstrahlung je nach Tages-und Jahreszeit, sodass der optimale Neigungswinkel immer das Ergebnis einer Mischkalkulation ist. In Deutschland hat sich ein Winkel von von ca. 30 bis 45 Grad durchgesetzt. Dabei gilt: je größer die Abweichung zur Südausrichtung, desto flacher der Neigungswinkel.

• Verschattung
  Moderne Photovoltaikanlagen funktionieren auch im Schatten. Dennoch haben Verschattungen einen negativen Effekt auf den Ertrag einer PV Anlage. Mögliche Verschattungen sollten am besten direkt bei der Planung berücksichtigt werden.
• Jahreszeit
  Im Frühlung und Sommer werden ca. 70% des Jahresertrages einer Anlage erwirtschaftet, im Herbst und Winter nur noch 30%.

Berechnung der realen Leistung einer PV Anlage

Berücksichtigt man die oben genannten Faktoren ergibt sich näherungsweise die unten aufgeführte Formel. Eine genauere Aufschlüsselung ist nicht möglich, da in die verschiedenen Wirkungsgrade zum Teil empirische Daten einfließen.

P_real = P_Peak x η_Anlage x η_Ort x η_{Richtung+Neigung}

Beispielrechung

Zur Berechnung der tatsächlichen Leistung kann man das Tool des Photovoltaic Geographical Information System verwenden. Dafür müssen die Nennleistung, die geschätzten Systemverluste, die Dachneigung und -ausrichtung, sowie der Standort und die Technologie der Anlage angeben werden. Das Tool liefert daraus die jährliche Energieproduktion, deren Verteilung über das Jahr und viele weitere Informationen. In unserem Beispeil nehmen wir Fulda als Standort und kristallines Silizium als Technologie an. Außerdem gehen wir von 14% Systemverlusten und 35° Dachneigung bei einer Ausrichtung nach Süden und einer durchschnittlichen PV Anlage mit 7kWp aus.

Das Tool ermittelt daraus eine jährliche Produktion von 7240,05 kWh.