Leistung einer PV-Anlage: Kennzahlen, Einflüsse und Bedarf

Was versteht man unter der Leistung einer PV-Anlage?

Unter der Leistung einer PV-Anlage versteht man ihre Nennleistung in Kilowattpeak (kWp). Es handelt sich um die elektrische Leistung, die alle Module zusammen abgeben, wenn sie unter festgelegten Testbedingungen geprüft werden. Dieser Wert steht im Datenblatt, im Angebot Ihres Installateurs und in jedem Vergleich zweier Anlagen.

Dass die Module geprüft und nicht auf dem Dach gemessen werden, hat einen einfachen Grund: Sonnenlicht ist nie absolut identisch. Ein Modul liefert um zwölf Uhr mittags mehr als um neun Uhr morgens, im Juni mehr als im Dezember und bei Bewölkung nur einen Bruchteil dessen, was bei klarem Himmel möglich wäre. Ein Wert vom echten Dach würde also immer nur den Moment beschreiben, in dem gemessen wurde. Für den Vergleich zweier Module wäre er wertlos.

Deshalb prüfen alle Hersteller ihre Module unter denselben, weltweit einheitlichen Laborbedingungen. Diese heißen Standard-Testbedingungen, abgekürzt STC. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme beschreibt sie in seiner Übersicht Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland so: eine Modultemperatur von 25 Grad Celsius, eine senkrechte Einstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter und ein festgelegtes Lichtspektrum.

Diese drei Bedingungen treffen in der Realität praktisch nie gleichzeitig zu. Die Nennleistung ist damit ein Bestwert, kein Betriebswert. Dafür steht das „p" in kWp: für „peak", also Spitze. Dieselbe Größe begegnet Ihnen auch unter den Begriffen Spitzenleistung, Nominalleistung oder Anlagenleistung.

Rund um diesen Wert geraten drei Einheiten leicht durcheinander:

• kWp (Kilowattpeak) ist der geprüfte Bestwert aus dem Datenblatt. Er ist eine feste Kennzahl der Anlage und schwankt nicht mit Wetter oder Tageszeit.
• kW (Kilowatt) ist die Leistung, die die Anlage in genau diesem Moment abgibt. Sie schwankt mit Sonnenstand und Wetter zwischen null und knapp unter der Nennleistung.
• kWh (Kilowattstunde) ist die Strommenge, die über einen Zeitraum zusammenkommt. Das ist die Einheit auf Ihrer Stromrechnung.

Eine Anlage mit 10 kWp arbeitet daher fast nie mit 10 kW, sammelt übers Jahr aber rund 10.000 kWh ein. Wie Sie zwischen den Einheiten umrechnen, zeigt der Ratgeber zu kWp in kWh.

Die Nennleistung allein sagt allerdings nur, was unter Idealbedingungen möglich wäre. Wie viel Strom eine Anlage wirklich liefert, beschreiben erst diese sechs Kennzahlen zusammen.

Vier dieser Kennzahlen verdienen einen zweiten Blick, da sie erklären, warum Labor und Dach auseinanderliegen.

Der Modulwirkungsgrad ist der Motor hinter allen anderen Werten. Er gibt an, wie viel des einfallenden Sonnenlichts ein Modul in Strom umwandelt. Handelsübliche Module aus neuer Produktion erreichten laut Fraunhofer ISE im Jahr 2024 im Mittel 22 Prozent, mit einem Anstieg von etwa einem halben Prozentpunkt pro Jahr. Je höher dieser Wert, desto mehr Leistung passt auf dieselbe Fläche. Der Wechselrichter hat seinen eigenen Wirkungsgrad, der bei neuen Geräten bei rund 98 Prozent liegt und deshalb kaum ins Gewicht fällt.

Die Performance Ratio ist die ehrlichste Kennzahl, weil sie die Lücke zwischen Labor und Dach beziffert. In ihr stecken sämtliche Alltagsverluste zwischen Datenblatt und Dach, von der Betriebstemperatur über Verschmutzung bis zu Leitungswiderständen und der Wandlung im Wechselrichter. Welche dieser Einflüsse Sie bei der Planung selbst in der Hand haben, zeigt der nächste Abschnitt. Auf die Einstrahlung bezogen arbeitet eine neu installierte Anlage daher mit einem Wirkungsgrad um 19 Prozent statt der 22 Prozent aus dem Datenblatt.

Der spezifische Ertrag übersetzt die Nennleistung in Strom und ist damit die Zahl, mit der Sie rechnen sollten. Er entsteht aus der Einstrahlung mal der Performance Ratio: Die mittlere horizontale Globalstrahlung in Deutschland lag im Zeitraum 2001 bis 2020 nach Zahlen des Deutschen Wetterdienstes bei 1.102 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr. Eine nach Süden geneigte Modulfläche fängt davon rund 15 Prozent mehr ein, also etwa 1.270 Kilowattstunden je Quadratmeter. Bei 85 Prozent Performance Ratio bleiben davon rund 1.080 Kilowattstunden je Kilowattpeak übrig.

Die Degradation schließlich ist der einzige Wert, der über die Jahre gegen Sie arbeitet, und er ist erfreulich klein. Eine Untersuchung des Fraunhofer ISE an 44 größeren Aufdachanlagen in Deutschland ergab eine durchschnittliche jährliche Degradation der Nennleistung von etwa 0,15 Prozent. Hersteller garantieren üblicherweise einen maximalen Leistungsverlust von 10 bis 15 Prozent über 25 bis 30 Betriebsjahre. Dazu kommt in den ersten Betriebstagen eine lichtinduzierte Anfangsdegradation von 1 bis 2 Prozent, die in der deklarierten Nennleistung meist schon eingerechnet ist.

Welche Faktoren beeinflussen die Leistung einer PV-Anlage?

Fünf Faktoren beeinflussen die Leistung einer PV-Anlage im Alltag: der Standort, die Ausrichtung samt Neigung, Verschattung, die Betriebstemperatur samt Verschmutzung und die Jahreszeit. Die ersten drei bestimmen Sie bei der Planung, die letzten beiden nimmt Ihnen das Wetter ab.

Standort

Zwischen dem schwächsten und dem stärksten Standort in Deutschland liegen gut 13% Ertragsunterschied. Die folgenden Werte sind für jeden Ort einheitlich mit dem Photovoltaik-Rechner PVGIS der Europäischen Kommission berechnet, jeweils für eine nach Süden ausgerichtete Anlage mit 30 Grad Neigung und 14% Systemverlusten. Grundlage ist die Strahlungsdatenbank PVGIS-SARAH2 mit den Jahren 2005 bis 2020. Als Ortskoordinate dient jeweils das Stadtzentrum.

Auffällig ist Freiburg: Trotz der südlichen Lage landet die Stadt nur im Mittelfeld. Grund ist der Horizont, den PVGIS aus dem Geländemodell berücksichtigt. Die umliegenden Schwarzwaldhöhen verkürzen die nutzbare Sonnenscheindauer. Das zeigt zugleich, warum der Stadtwert nur eine Näherung ist und die Prüfung am konkreten Grundstück nicht ersetzt. Worauf es dabei ankommt, erklärt der Ratgeber, wie Sie den Standort für Photovoltaik prüfen.

Ausrichtung und Neigung

Die Südausrichtung liefert den höchsten Jahresertrag, doch der Abstand zu Südost und Südwest ist kleiner als oft angenommen. Die folgenden Werte sind mit PVGIS für den Referenzstandort Würzburg berechnet, jeweils bei 30 Grad Neigung und mit denselben Annahmen wie in der Standorttabelle.

Eine Ost-West-Anlage verliert gegenüber Süden rund ein Fünftel des Jahresertrags, verteilt die Erzeugung dafür gleichmäßiger über den Tag. Weil der Stromverbrauch im Einfamilienhaus morgens und abends am höchsten ist, kann das den Eigenverbrauch erhöhen und die Anlage damit wirtschaftlich attraktiver machen, als der reine Ertragsvergleich vermuten lässt. Der Neigungswinkel ist dabei unkritischer als die Ausrichtung: Zwischen 30 und 45 Grad liegt der Ertrag praktisch gleichauf, erst bei flacheren Dächern geht spürbar etwas verloren. Bei 15 Grad sind es noch 95 Prozent des Bestwerts. Welcher Winkel zu welchem Dach passt, behandelt der Ratgeber zu Dachneigung und Ausrichtung.

Verschattung

Verschattung wirkt überproportional. Weil die Zellen eines Modulstrangs in Reihe geschaltet sind, kann ein einzelnes, verschattetes Modul den Ertrag des gesamten Strangs drücken. Ein Schornstein, ein Nachbargebäude oder ein wachsender Baum kosten aus diesem Grund mehr Ertrag, als ihr Flächenanteil vermuten lässt.

Leistungsoptimierer und Mikro-Wechselrichter begrenzen diesen Effekt, indem sie jedes Modul einzeln regeln. Sie verursachen Mehrkosten und ersetzen keinen verschattungsfreien Standort, sind bei unvermeidbarer Teilverschattung aber die übliche technische Gegenmaßnahme. Wie stark sich Schatten konkret auswirkt, erklärt der Beitrag dazu, ob Photovoltaik auch im Schatten funktioniert.

Temperatur und Verschmutzung

Solarmodule verlieren an Leistung, wenn sie heiß werden. Der Ertrag ist an einem kühlen, klaren Apriltag oft höher als an einem schwülen Hochsommertag mit derselben Einstrahlung. Auch Verschmutzung durch Staub, Pollen oder Laub kostet Ertrag, fällt bei ausreichend geneigten Dächern durch den Regen aber meist gering aus. Beide Effekte sind in der Performance Ratio bereits enthalten und müssen nicht zusätzlich abgezogen werden.

Jahreszeit

Über das Jahr schwankt die Leistung stark. Im Sommerhalbjahr von April bis September fallen rund 70 Prozent des Jahresertrags an, im Winterhalbjahr die restlichen 30 Prozent. Die folgenden Werte gelten für den Referenzstandort Würzburg.

Im Dezember liefert dieselbe Anlage nur knapp ein Viertel dessen, was sie im Juli erzeugt. Für die Auslegung heißt das: Eine Anlage, die im Winter den gesamten Bedarf decken soll, wäre im Sommer massiv überdimensioniert. Wie sich der Ertrag über das Jahr im Detail verteilt, zeigt der Ratgeber zum Ertrag einer PV-Anlage.

Wie viel Leistung brauchen Sie?

Wie viel Leistung Sie brauchen, ergibt sich aus Ihrem Jahresstromverbrauch, geteilt durch den spezifischen Ertrag an Ihrem Standort. Bei rund 1.000 Kilowattstunden je Kilowattpeak führt das zu der bekannten Faustformel: je 1.000 Kilowattstunden Jahresverbrauch etwa 1 kWp.

Diese Rechnung bildet die Jahresbilanz ab, nicht die zeitliche Übereinstimmung von Erzeugung und Verbrauch. Ohne Speicher verbrauchen Haushalte laut Fraunhofer ISE nur 20 bis 40 Prozent des selbst erzeugten Stroms direkt, der Rest fließt ins Netz. Wer den Eigenverbrauch erhöhen will, braucht deshalb verschiebbare Verbraucher oder einen Speicher, nicht zwingend mehr Nennleistung. Wie viel Ihres Bedarfs die Anlage am Ende deckt, beschreibt der Autarkiegrad.

Ein Punkt spricht dafür, großzügiger zu planen, als es der heutige Verbrauch nahelegt. Eine Wärmepumpe erhöht den Jahresverbrauch typischerweise um mehrere tausend Kilowattstunden, ein Elektroauto ebenfalls. Wer beides in den nächsten Jahren erwägt, sollte es schon in der Auslegung berücksichtigen, statt die Anlage später erweitern zu müssen.

Wie Sie Ihren konkreten Bedarf ermitteln, führt der Ratgeber Wie viel Photovoltaik Sie brauchen im Detail aus. Für die typische Auslegung im Eigenheim lohnt zusätzlich der Beitrag zur Solaranlage für das Einfamilienhaus.

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