Der Ertrag einer PV-Anlage ist ein wichtiges Kaufkriterium. Dabei sind die Einflussfaktoren, die diesen beeinflussen, sehr vielfältig. Wir klären die wichtigsten Fragen rund um den Photovoltaik-Ertrag auf.
Das wichtigste zuerst
PV-Ertrag im Jahr
PV-Anlagen produzieren im Jahr etwa 1.000 kWh Strom pro kWp Leistung. Manchmal sogar mehr.
Sommer > Winter
In den Sommermonaten wird deutlich mehr Ertrag erzeugt als im Winter. Das Verhältnis: 70:30.
Viele Einflussfaktoren
Zu diesen zählen z. B.: Leistung, Module, Wechselrichter, Standort, Schatten, Ausrichtung.
Photovoltaik-Ertrag berechnen
Die Formel lautet: Anlagenleistung (kWp) x Ausgangsfaktor x Ø Stromerzeugung (kWh/kWp).
Was sagt der Ertrag einer Photovoltaikanlage aus?
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage zeigt an, wie viel Strom diese innerhalb eines bestimmten Zeitraums erzeugt hat. Für einen Vergleich eignen sich vor allem der Jahresertrag sowie die pro Monat erzeugte Menge an Solarstrom. Da der Tagesertrag je nach Wetterlage stark schwankt, hat er nur begrenzte Aussagekraft.
Der Ertrag ist einer der wichtigsten Einflussfaktoren für den wirtschaftlichen Erfolg einer Solaranlage und damit ausschlaggebend für deren Planung. Dabei gilt: Je höher die Ausbeute pro Kilowatt Peak (elektrische Einheit für die Leistung von Solarzellen), desto höher die Rendite.
Die wichtigsten PV-Begriffe einfach erklärt
kWh: Die Kilowattstunde (kWh) ist eine Messeinheit für Energie. Eine kWh ist die Menge der Energie, die eine Photovoltaikanlage in einer Stunde erzeugen kann.
kWp: Der Kilowatt-Peak (kWp) beschreibt die Nennleistung einer PV-Anlage unter genormten Testbedingungen. Dadurch wird die Leistung von Solaranlagen vergleichbar.
Der spezifische PV-Jahresertrag
Der Ertrag einer PV-Anlage ist stets von der Anlagengröße abhängig. Um Anlagen verschiedener Größen und die von ihnen erzeugten Energien vergleichen zu können, nutzt man den sogenannten spezifischen Ertrag.
Der spezifische Ertrag bezieht die tatsächlich produzierte Strommenge (kWh) der Photovoltaikanlage auf ihre Nennleistung (kWp). Als Nennleistung wird die vom Hersteller angegebene Leistung bezeichnet, die eine PV-Anlage für die Stromproduktion generieren kann.
Die Formel für den spezifischen Ertrag pro Jahr lautet:
Jahresenergie in kWh / Leistung der Anlage in kWp
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Jahresertrag: Wie viel Strom erzeugt eine PV-Anlage im Jahr?
Der Ertrag einer PV-Anlage im Jahresverlauf beträgt durchschnittlich 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom pro Kilowatt Peak (kWp) installierter Leistung. Bei optimalen Bedingungen sogar 1.200 bis 1.300 kWh. Eine herkömmliche PV-Anlage mit 20 Solarmodulen erzeugt im Jahr eine Leistung von 6,9 kWp und 6.900 kWh Strom.
Der Solarertrag ist abhängig von der vorinstallierten Leistung an Kilowatt Peak. Zusätzlich hängt die Menge an produziertem Solarstrom von Faktoren wie dem Standort der Photovoltaikanlage, der Ausrichtung und Neigung des Dachs sowie der Verschattung ab.
Durchschnitt der monatlichen Erträge einer Photovoltaikanlage (Daten aus dem Jahr 2020):
| Monat | Spezifischer Ertrag |
|---|---|
| Januar | 25 kWh/kWp |
| Februar | 58 kWh/kWp |
| März | 72 kWh/kWp |
| April | 127 kWh/kWp |
| Mai | 124 kWh/kWp |
| Juni | 155 kWh/kWp |
| Juli | 131 kWh/kWp |
| August | 123 kWh/kWp |
| September | 89 kWh/kWp |
| Oktober | 62 kWh/kWp |
| November | 27 kWh/kWp |
| Dezember | 21 kWh/kWp |
Einflussfaktoren auf den Ertrag einer PV-Anlage
Wie viele Kilowattstunden Solarstrom eine PV-Anlage erzeugt, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Im Folgenden betrachten wir diese näher.
Leistung der PV-Anlage
Der Ertrag der Anlage steigt mit der Höhe der installierten Leistung. Diese in Kilowatt Peak angegebene Leistung wird unter sogenannten Standard Test Conditions (STC) ermittelt und stellt daher lediglich einen Richtwert dar.
Das liegt daran, dass die Testbedingungen einer Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter und einer Temperatur der Solarmodule von 25 Grad Celsius entsprechen.
In der Praxis sind diese Werte unrealistisch, da sich die Solarzellen bei einer Solar-Einstrahlung von 1.000 W/m2 weit über 25 Grad Celsius erhitzen. Dadurch sinkt ihr Wirkungsgrad und sie produzieren weniger Strom.
Als Ergänzung zum STC wurde der NOCT (Normal Operating Cell Temperatur) entwickelt. Dieser misst die Leistung unter realistischeren Bedingungen und ist bei fast jedem Herstellen im Datenblatt zu finden. Im Gegensatz zum STC berücksichtigt der NOCT, dass sich die Solarmodule bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m² weit über 25 Grad aufheizen. Es werden daher 45 Grad bei einer Bestrahlungsstärke von 800 W/m² angenommen.
Letztlich hängt die Leistung davon ab, über wie viele Solarmodule die Anlage verfügt und wie hoch deren Wirkungsgrad ist. Um einen hohen PV-Ertrag zu erreichen, sollte man also die gesamte Dachfläche ausnutzen. Das ist besonders bei einer Ost-West-Dachausrichtung eine sinnvolle Option.
Auswahl der Solarmodule
Die Leistung der PV-Anlage hängt entscheidend mit der Auswahl der richtigen Photovoltaikmodule zusammen. So gibt es effizientere und weniger effiziente Module, die sich durch die Höhe des Wirkungsgrads und die installierte Leistung unterscheiden. Während gute Photovoltaikmodule einen Wirkungsgrad von 18 Prozent erreichen, sind es bei sehr hochwertigen Modulen etwa 22 Prozent.
Nachfolgend finden Sie eine Übersicht der besten PV-Module nach Wirkungsgrad:
Platz | Hersteller | PV-Modul | Wirkungsgrad | Modulart | Nennleistung | Datenblatt |
|---|---|---|---|---|---|---|
1 | SunPower | MAXEON 3 | 22,6% | Monokristallin | 390-400 Wp | |
2 | LG Solar | Neon R | 22,1% | Monokristallin | 390-400 Wp | |
3 | Meyer Burger | White | 21,7% | Monokristallin | 380-400 Wp | |
4 | REC | Alpha Series | 21,7% | Monokristallin | 360-380 Wp | |
5 | JinkoSolar | Tiger Pro 60HC | 21,32% | Monokristallin | 440-460 Wp | |
6 | Energetica | e.Prime M HC | 21,09% | Monokristallin | 365-390 Wp | |
7 | Trina Solar | HoneyM TSM-DE08M.08(II) | 21,0% | Monokristallin | 360-385 Wp | |
8 | Q CELLS | Q.PEAK DUO-G9 | 20,9% | Monokristallin | 335-355 Wp | |
9 | Axitec | AXIpremium XL HC | 20,86% | Monokristallin | 360-380 Wp | |
10 | Hyundai | VG SERIES - HiE | 20,7% | Monokristallin | 385-405 Wp |
In unserem PV-Module Test finden Sie weitere Rankings und Vergleiche von Solarmodulen.
Der Wirkungsgrad und somit die Leistung eines Photovoltaikmoduls hängen zudem mit dem verwendeten Solarzelltyp zusammen. Man unterscheidet zwischen mono- und polykristallinen Solarzellen. Da monokristalline Module höhere Wirkungsgrade erzielen, empfiehlt sich deren Anschaffung für Privatanwender beziehungsweise Besitzer von Ein- oder Zweifamilienhäusern. Kleine Dachflächen lassen sich so optimal ausnutzen.
Auswahl des Wechselrichters
Einen weiteren Einfluss auf den Stromertrag einer PV-Anlage nimmt zudem der Wechselrichter. Dieser dient dazu, den erzeugten Gleichstrom in verwertbaren Wechselstrom umzuwandeln. Ausschlaggebend für die Höhe des nutzbaren Anlagenertrags ist daher der Wirkungsgrad des Wechselrichters.
Der Wirkungsgrad des Wechselrichters hängt von der momentan erzeugten Strommenge ab und variiert. Hersteller nennen daher häufig Wirkungsgrade unter Idealbedingungen, die in der Realität nur selten erreicht werden.
Der sogenannte "europäische Wirkungsgrad" dagegen gibt den durchschnittlichen Wirkungsgrad bei in Europa üblichen Wetterbedingungen an. Üblicherweise verfügt ein guter Wechselrichter über einen Wirkungsgrad zwischen 95 und 98 Prozent.
Globalstrahlung und Standort der Anlage
Der Standort der PV-Anlage ist ein wichtiger Faktor für ihren Ertrag. Der Grund: Die Sonnenenergie ist weltweit unterschiedlich stark ausgeprägt. Je nördlicher der Standort, desto schwächer ist die Solarenergie und damit der Energie-Output. So ist die Sonneneinstrahlung am Äquator am stärksten und übertrifft die in Deutschland um das 2,5-fache.
Die sogenannte Globalstrahlung stellt die Größe für den Momentanwert der Sonneneinstrahlung dar. Sie wird in Watt pro Quadratmeter (W/m²) gemessen und beträgt in Deutschland durchschnittlich etwa 133,67 Watt pro Quadratmeter.
Summiert man diesen Wert auf ein ganzes Jahr, erhält man eine Summe von 1.171 Kilowattstunden pro Quadratmeter. Wie hoch diese Jahressumme ausfällt, hängt von der Strahlenintensität und der Zahl der Sonnenstunden ab. So beträgt die jährliche Globalstrahlung in Bayern etwa 1.300 kWh /m² und etwa 1.100 kWh /m² in Schleswig-Holstein.
Globalstrahlung in Deutschland (Quelle: www.dwd.de)
Ausrichtung und Neigungswinkel
Großen Einfluss auf den Ertrag einer Solaranlage hat die Dachausrichtung. So erreicht eine Süd-Ausrichtung die höchsten Erträge, die meisten Dächer weichen allerdings in andere Himmelsrichtungen ab (und auch Photovoltaik zur Nordseite kann unter Umständen sinnvoll sein).
Ein weiterer Faktor ist die Dachneigung bzw. die Neigung der Solarmodule bei Photovoltaik auf dem Flachdach. Idealerweise sollten die Sonnenstrahlen in einem 90-Grad-Winkel auf die PV-Module treffen. Das ist in der Praxis jedoch kaum möglich ist, da die Sonne im Tagesverlauf über den Horizont wandert. Zudem ist der Sonnenstand je nach Jahreszeit unterschiedlich. Daher beruht ein optimaler Ertrag stets auf einer Mischkalkulation.
In Deutschland werden die höchsten Solarerträge erzielt, wenn die PV-Anlage in einem Winkel von ca. 30 bis 45 Grad ausgerichtet ist. Dabei gilt: je größer die Abweichung zur Südausrichtung, desto flacher der Neigungswinkel. Das verdeutlicht die folgende Tabelle.
Photovoltaik Neigungswinkel Tabelle
Verschattung
Moderne Photovoltaikanlagen funktionieren auch im Schatten. Dennoch haben Verschattungen einen negativen Effekt auf den Ertrag einer PV-Anlage. Der erste Grund ist ersichtlich: Weniger Sonnenlicht bedeutet weniger Solarenergie.
Doch auch temporäre Verschattung eines einzelnen PV-Moduls wirkt sich negativ aus. Das liegt auch daran, dass Solarmodule in der Regel in sogenannten Strings in Reihe geschaltet sind, weshalb die Stromstärke vom schwächsten Modul abhängt.
Aus diesem Grund kann die Verschattung einer einzigen Solarzelle die elektrische Leistung des gesamten Strings senken. Abhilfe bei temporärem Schatten schaffen sogenannte Bypass-Dioden, die den Strom der PV-Module an der verschatteten Stelle vorbeileiten. Verschattungen können so übersprungen werden, die Leistungsfähigkeit der Anlage bleibt erhalten.
Bypass-Dioden bei der Arbeit
Allerdings sind Bypass-Dioden keine Dauerlösung, da sie schnell kaputtgehen können und dann eine Gefahr für die gesamte Installation darstellen.
Wenn der Installationsort regelmäßig im Schatten steht, dann können sogenannte PV-Optimierer Abhilfe schaffen. Es sind kleine Kästen, die an einzelne Solarmodule angeschlossen werden und die Stromparameter steuern. Dadurch ist eine Steigerung des Stromertrags um bis zu 25% möglich.
Noch besser: Mögliche Verschattungen werden bereits bei der Planung der PV-Anlage berücksichtigt. Vertrauen Sie daher auf einen erfahrenen Solarteur, der sein Fach versteht und diese Aufgabe meistert.
Ertrag von Photovoltaik im Jahresverlauf
Eine durchschnittliche Photovoltaikanlage produziert pro Jahr etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom pro Kilowatt Peak (kWp) Leistung. Dabei werden 70% des Ertrags im Frühling und Sommer und 30% im Herbst und Winter erzeugt. Der ertragreichste Monat ist dabei der Juni.
Photovoltaik Ertrag im Sommer
Da die Tage in den Sommermonaten länger sind und es mehr Sonnenstunden gibt, wird in dieser Jahreszeit tendenziell am meisten Strom erzeugt. Häufig schneidet der Frühling allerdings noch besser ab. Grund ist der Wirkungsgrad der PV-Zellen, der mit steigenden Temperaturen abnimmt.
Photovoltaik Ertrag im Winter
Im Herbst und Winter erzeugen PV-Anlagen nur etwa 25 bis 30% des im gesamten Jahr erzeugten Ertrags. Der Sonnenstand in den Monaten Oktober bis März ist niedrig und auch die Zahl der täglichen Sonnenstunden fällt gering aus. Zudem ist die Photovoltaikanlage in der kalten Jahreszeit für einige Tage mit Schnee bedeckt ist.
| Jahreszeit | Spezifischer Ertrag | Anteil Jahresertrag |
|---|---|---|
| Frühling (Apr, Mai, Jun) | 407 kWh/kWp | 40% |
| Sommer (Jul, Aug, Sep) | 343 kWh/kWp | 34% |
| Herbst (Okt, Nov, Dez) | 111 kWh/kWp | 11% |
| Winter (Jan, Feb, Mär) | 157 kWh/kWp | 15% |
PV-Ertrag im Tagesverlauf
Der PV-Ertrag variiert im Tagesverlauf. Der größte PV-Ertrag wird zur Mittagszeit erzeugt. Dann steht die Sonne am höchsten und trifft senkrecht auf die Solarmodule. Doch auch vormittags und nachmittags kann ein beachtlicher PV-Ertrag erzielt werden. Nachts wird hingegen kein Strom produziert.
Solarstromproduktion im Tagesverlauf
Doch wie viel kWh produziert eine Photovoltaikanlage am Tag?
Von Januar bis März produziert eine Photovoltaikanlage bis zu 3 kWh Strom pro Tag. Ab April bis August steigt die Leistung auf bis zu 4,8 kWh deutlich. Ab September fällt der Ertrag wieder auf unter 4 kWh. Im Dezember werden die wenigsten kWh pro Tag produziert. Die Leistung einer Photovoltaikanlage liegt dann im Schnitt bei nur 0,5 kWh.
Die genauen Werte entnehmen Sie aus der folgenden Tabelle:
| Monat | Leistung am Tag pro kWp |
|---|---|
| Januar | 0,9 kWh |
| Februar | 1,5 kWh |
| März | 3,1 kWh |
| April | 4,8 kWh |
| Mai | 4,5 kWh |
| Juni | 4,0 kWh |
| Juli | 4,3 kWh |
| August | 3,9 kWh |
| September | 3,4 kWh |
| Oktober | 1,5 kWh |
| November | 1,2 kWh |
| Dezember | 0,5 kWh |
Die Daten stammen von der bundesweiten Ertragsdatenbank aus dem Jahr 2020.
Bei den Werten handelt es sich um Mittelwerte. Da im Tagesverlauf das Wetter deutlich schwankt, kann die tatsächliche Leistung einer PV-Anlage deutlich von diesen Abweichen.
Da die Stromproduktion sich nicht an den individuellen Tagesablauf anpasst, sollten Sie Ihren Eigenverbrauch an die Stromerzeugung anzupassen. So bietet es sich zum Beispiel an, die Waschmaschine mittags laufen zu lassen, wenn viel Strom zur Verfügung steht.
Alternativ empfiehlt sich die Anschaffung eines Stromspeichers.
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Photovoltaik Ertrag berechnen (Formel)
Wenn Sie den Photovoltaik Ertrag berechnen möchten, brauchen Sie folgende Daten:
- Installierte Leistung in Kilowatt Peak
- Ausrichtung bzw. den Azimutwinkel
- Neigungswinkel bzw. Aufstellwinkel
- Jährliche Stromerzeugung in kWh pro kWp
Letztere sind dank des kostenlos von der EU zur Verfügung gestellten Tools Photovoltaic Geographical Information System (PV-GIS) ganz einfach zu finden.
Die Formel für die Berechnung des Photovoltaik-Ertrags lautet:
Anlagenleistung (kWp) x Ausgangsfaktor x Ø Stromerzeugung (kWh/kWp)
Den Ausrichtunsgfaktor entnehmen Sie der folgenden Tabelle:
| Ausrichtung | Faktor |
|---|---|
| Süd | 1 |
| Südwest | 0,95 |
| Südost | 0,95 |
| West | 0,8 |
| Ost | 0,8 |
| Nordwest | 0,65 |
| Nordost | 0,65 |
| Norden | 0,55 |
Photovoltaik-Ertrag FAQ
Nachfolgend haben wir die häufigsten Fragen zum Thema Photovoltaik-Ertrag zusammengestellt.
Photovoltaik Ertrag bei Wolken
Eine Photovoltaikanlage erreicht bei Wolken keine maximale Leistung. Dennoch absorbieren die Solarzellen auch bei diesen Bedingungen das diffuse Licht und erzeugen Strom. Bei leicht bedecktem Himmel produziert Photovoltaik etwa 50% des üblichen Ertrags. Bei dichten Wolken und Nebel kann der Ertrag auf 15% sinken.
Die genauen Werte unterscheiden sich je nach Jahreszeit, was die untere Tabelle veranschaulicht.
| Sonnestrahlung | Keine Wolken | Leichte bis mittlere Bewölkung | Bewölkt / neblig |
|---|---|---|---|
| Sommer | 600 bis 1000 W / m² | 300 bis 600 W / m² | 100 bis 300 W / m² |
| Winter | 300 bis 500 W / m² | 150 bis 300 W / m² | 50 bis 150 W / m² |
Photovoltaik-Ertrag pro m2
Pro m2 ist ein Ertrag von etwa 150 bis 200 kWh Strom möglich. Ein monokristallines Solarmodul hat eine Größe von ca. 1,7 m2 und erreicht eine Leistung von 350 Watt Peak (Wp). Für eine Solaranlage mit einer Leistung von 10 kWp wird demnach eine Fläche von etwa 50 m2 benötigt.
PV-Ertrag pro kWp
Eine Photovoltaikanlage in Deutschland erzielt einen PV-Ertrag von etwa 1.000 Kilowattstunden (kWh) Strom pro Kilowatt-Peak (kWp) Leistung. Eine Anlage mit einer Leistung von 5.000 kWp erzielt demnach etwa 5.000 kWh Ertrag.
Wie viel Ertrag produziert eine 10 kWp Photovoltaikanlage?
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage mit einer Leistung von 10 Kilowatt Peak (kWp) beträgt im Jahresdurchschnitt etwa 8.000 bis 12.500 Kilowattstunden (kWh). Die Menge des produzierten Stroms hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie z. B. dem Standort der PV-Anlage und der Ausrichtung und Neigungswinkel der Solarmodule.
Wie viel Strom produziert eine 4 kWp Photovoltaikanlage?
Der Ertrag einer 4 kWp Photovoltaikanlage beträgt pro Jahr etwa 4.000 kWh Strom. Damit kann der Stromverbrauch einer vierköpfigen Familie gedeckt werden. Bei optimalen Bedingungen kann der Jahresertrag auch etwas höher ausfallen.
Photovoltaik Ertrag im Schatten
Eine Photovoltaikanlage liefert im Schatten etwa 0,15- bis 0,30 kW je kWp Leistung. Die Globalstrahlung sinkt bei stark bedecktem Himmel auf etwa 200 W pro m2. Dadurch verringert sich der Ertrag von Photovoltaik. Eine PV-Anlage mit 10 kWp generiert demnach im Schatten ca. 2000 Watt Strom.
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