Ertrag: kWh pro m² Dachfläche

Energieertrag pro kWp: Das sollten Sie wissen.

Tipps rund um den Ertrag Ihrer Solaranlage

Sie möchten wissen, welche Faktoren den Ertrag (kWp pro qm) Ihrer Photovoltaikanlage beeinflussen und wie Sie diesen maximieren können? Oder Sie überlegen, welche Leistung Ihre Anlage haben sollte?

Ihr persönlicher Solarertrag einfach berechnet: 1 Kilowattpeak (kWp) entspricht ungefähr 6 Quadratmetern Solarmodulfläche. Das bedeutet: Je 6 Quadratmeter Modulfläche produzieren unter optimalen Bedingungen etwa 1.150 Kilowattstunden elektrische Energie.

Erfahren Sie, wie Sie Ihre Investition in eine Photovoltaikanlage optimieren und langfristig von den Vorteilen der Solarenergie profitieren.

Stromertrag: Wie viel Fläche brauche ich für meine PV-Anlage?

Die Größe Ihrer Photovoltaikanlage hängt maßgeblich von Ihrem individuellen Stromverbrauch und den spezifischen Bedingungen an Ihrem Standort ab. Eine pauschale Antwort auf die Frage nach der benötigten Dachfläche ist daher nicht einfach zu geben.

So können Sie eine erste Einschätzung vornehmen:

  • Basis: Circa 6 Quadratmeter Modulfläche ergeben eine Leistung von einem Kilowattpeak (kWp). Ein kWp liefert in Süddeutschland unter optimalen Bedingungen (Süd-Ausrichtung, Neigung von ca. 30°, keine Verschattung) jährlich ca. 1.150 Kilowattstunden (kWh) elektrische Energie. Durch Faktoren wie die geografische Lage, die Dachneigung und -ausrichtung sowie Verschattungen kann der tatsächliche Ertrag allerdings abweichen.
  • Dach: Messen Sie die nutzbare Fläche Ihres Daches ab, also die Dachfläche ohne Schornsteine, Fenster oder andere Hindernisse. Beachten Sie: Verschattungen durch Bäume, Nachbargebäude oder Antennen reduzieren den Ertrag erheblich.
  • Verbrauch: Überprüfen Sie Ihren aktuellen Energiebedarf. Pro Person rechnet man in etwa mit 1.000 kWh pro Jahr. Berücksichtigen Sie bei Ihrer Planung auch den steigenden Energiebedarf durch moderne Technologien wie Elektromobilität, Wärmepumpen oder Klimaanlagen. Wichtig: Ihr Energiebedarf kann saisonal schwanken (z.B. durch eine Wärmepumpe, Klimaanlage, Heizlüfter, Beleuchtung).

Beispiel: Nehmen wir an, Ihr Haushalt braucht jährlich 4.000 kWh elektrische Energie und Sie haben eine nutzbare Dachfläche von 50 Quadratmetern zur Verfügung. Dann könnten Sie theoretisch eine Anlage mit einer Leistung von ca. 11 kWp (50 m² / 4,5 m²/kWp) installieren. Allerdings sollten Sie dabei die oben genannten Einflussfaktoren berücksichtigen und gegebenenfalls eine abweichende Anlagengröße in Betracht ziehen.

Die optimale Größe einer Photovoltaikanlage ist nicht pauschal zu beantworten, da sie von einer Vielzahl von Faktoren abhängt. Neben Ihrem Energiebedarf spielen auch die Sonneneinstrahlung am Standort, die Dachbeschaffenheit und Ihre zukünftigen Energiebedürfnisse (Elektromobilität, Klimatisierung etc.) eine entscheidende Rolle.5

Finanzieller Ertrag einer Photovoltaikanlage

Der finanzielle Ertrag einer Photovoltaikanlage ist stark abhängig von individuellen Faktoren und kann daher nicht pauschal angegeben werden. Auch hier spielen Faktoren wie Standort, Dachneigung, Ausrichtung, Modulwahl und vor allem Ihr persönlicher Energiebedarf eine entscheidende Rolle.

Direkter Eigenverbrauch ist die wirtschaftlichste Variante, da Sie auf diese Weise dafür die hohen Einkaufspreise Ihres Stromanbieters einsparen. Ein Stromspeicher erhöht diesen Eigenverbrauch weiter deutlich. Für nicht selbst genutzte Energie erhalten Sie eine Einspeisevergütung, deren Höhe sich aktuell halbjährlich ändert.

Um eine realistische Einschätzung für Ihre persönliche Situation zu erhalten, empfehlen wir Ihnen, eine individuelle Ertragsberechnung von Ihrem Solateur durchführen zu lassen. Dabei werden alle relevanten Faktoren berücksichtigt und Sie erhalten eine maßgeschneiderte Prognose.

Aktuelle Werte zu Fördersätzen für Solaranlagen finden Sie auf der Website der Bundesnetzagentur in den Tabellen.

Wichtige Faktoren, auf die sie achten sollten

Der Ertrag einer Photovoltaikanlage ist von vielen Faktoren abhängig. Eine professionelle Planung und Installation sind daher unerlässlich, um das maximale Potenzial Ihrer Anlage auszuschöpfen.

Technische Faktoren

Anlagenwirkungsgrad

Der Anlagenwirkungsgrad hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie dem Wirkungsgrad der einzelnen Module, der Sonneneinstrahlung und der Ausrichtung des Daches.

Beispiel: Ein Modul mit 22% Wirkungsgrad wandelt 22% des einfallenden Sonnenlichts in elektrische Energie um. Das heißt, von 100 Watt Sonnenlicht werden 22 Watt in elektrische Leistung umgewandelt. Das mag wenig klingen, ist aber ein sehr guter Wert für Solarmodule.

Der Wirkungsgrad sagt aus, wie gut ein Modul das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandelt, unabhängig von seiner Größe.

So einfach geht die Rechnung:

  • Beispiel: Ein 450 Watt-Modul mit 2 m² Fläche erzeugt 225 W/m².
  • Sonnenstrahlung: Nehmen wir an, die Sonne liefert 1.000 W/m².
  • Wirkungsgrad: 225 W/m²: 1.000 W/m²= 22,5%

Ausrichtung & Dachneigung

Die Ausrichtung und Neigung Ihrer Photovoltaikanlage haben einen entscheidenden Einfluss auf den Energieertrag. In Deutschland ist eine Südausrichtung mit einem Neigungswinkel von ca. 30 Grad optimal. So trifft das Sonnenlicht in den Sommermonaten möglichst senkrecht auf die Module. Bei einem rechten Winkel zwischen Sonnenstrahl und Modul wird die meiste Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt. Dahingegen erzielt man mit einer Ost-West ausgerichteten Photovoltaikanlage einen höheren Eigenverbrauch des selbst erzeugten Stroms, da die Sonne über den Tag verteilt auf die Module scheint.

Dennoch können Sie auch bei einer Abweichung von der Südausrichtung eine effiziente Anlage bauen. Auf Flachdächern können Module auf Aufständerungen in Ost-West-Ausrichtung nutzbringend installiert werden. Auch wenn der Ertrag pro Modul etwas geringer ausfällt, wird die erzeugte elektrische Energie im Tagesverlauf besser für den Eigenverbrauch genutzt und die Dachfläche wird effizienter genutzt.

Auswahl des richtigen Solarmoduls

Die Auswahl von Solarmodulen, die sogenannten Platten, aus denen die Photovoltaikanlage zum Beispiel auf dem Dach aufgebaut wird, ist eine Entscheidung, die erhebliche Auswirkungen auf die Leistung und Lebensdauer Ihrer Photovoltaikanlage hat. Der Markt bietet eine überwältigende Vielfalt an Modulen, die sich in Qualität, Effizienz und Preis deutlich unterscheiden.

Worauf kommt es bei der Auswahl an?

  • Wirkungsgrad: Dieser gibt an, wie viel der eingestrahlten Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Höhere Wirkungsgrade bedeuten in der Regel höhere Erträge, auch bei geringer Sonneneinstrahlung.
  • Langlebigkeit: Hochwertige Module sind robust und widerstandsfähig gegen Witterungseinflüsse. Eine lange Lebensdauer sichert Ihnen über viele Jahre hinweg einen stabilen Betrieb.
  • Herstellerqualität: Die Auswahl eines renommierten Herstellers ist entscheidend für die Gewährleistung von Qualität und Garantieansprüchen.
  • Modulaufbau: Die sogenannten Glas-Glas Module (Vorder- und Rückseite bestehend aus hochwertigem Glas) haben gegenüber den traditionellen Glas-Folien Modulen den Vorteil, dass sie einen potenziell höheren Wirkungsgrad aufweisen und die Moduldegradation langsamer ausfällt.
  • Zelltechnologie: Monokristalline Zellen bieten in der Regel höhere Wirkungsgrade als polykristalline Zellen und sind besonders für kleinere Dächer ideal, da sie auf begrenztem Raum maximale Leistung liefern.
  • Zellkontaktierung: Der in der Zelle hervorgerufene Strom durch Lichteinstrahlung muss aus diesen eingesammelt und zu den angebrachten Steckern geleitet werden. An diesem Übergang von der Zelle zum elektrischen Leiter wird sehr intensiv geforscht und entwickelt. Die drei gängigsten Kontaktierungsmethoden sind HJT (Heterojunction Technology), TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) und PERC (Passivated Emitter Rear Cell) in abfallender Reihenfolge der resultierenden Effizienz der Module. Diese Kontaktierungsmethoden spiegeln sich in ebenfalls im Preis der Module wider.

 

Fazit: Das beste Preis/Leistungsverhältnis bieten aktuell die TOPCon – n-Typ – Glas/Glas-Module auf dem Markt, wenn man die ökonomische Effizienz mit in Betracht zieht.

Wechselrichter

Der Wechselrichter ist das zentrale Element jeder Photovoltaikanlage. Er übernimmt die entscheidende Aufgabe, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in den für unsere Haushalte nutzbaren Wechselstrom (AC) umzuwandeln.

Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters gibt an, wie viel der von den Modulen erzeugten elektrischen Energie in Form von Gleichstroms tatsächlich in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Je höher der Wirkungsgrad, desto weniger Energie geht bei der Umwandlung verloren. Moderne Wechselrichter erreichen Wirkungsgrade von über 98 Prozent.

Wechselrichter sind das Herzstück Ihrer Solarstromanlage und sollten auf Zukunftsfähigkeit ausgelegt sein. Moderne Hybrid-Geräte können mit Hausspeichern kombiniert werden und bieten vielfältige Möglichkeiten zur intelligenten Steuerung Ihrer Energieversorgung.

Welche Anforderungen sollten Sie an einen Wechselrichter stellen?

  • Leistung: Die Leistung des Wechselrichters muss auf die Größe Ihrer Photovoltaikanlage abgestimmt sein.
  • Wirkungsgrad: Ein hoher Wirkungsgrad sorgt für einen optimalen Energieertrag.
  • Kommunikationsfähigkeit: Moderne Wechselrichter können mit dem Internet verbunden werden und ermöglichen Monitoring, Fernwartung und Steuerung der Anlage.
  • Garantie: Eine lange Garantiezeit sichert Ihre Investition ab.
  • Zukunftsfähigkeit: Ein Wechselrichter sollte sich an zukünftige Entwicklungen anpassen lassen, beispielsweise an die Integration von Speicherlösungen.

Lokale Faktoren

Verschattung

Die Leistung einer Photovoltaikanlage wird maßgeblich von der Sonneneinstrahlung beeinflusst. Wird ein Teil der Module verschattet, hat dies erhebliche Auswirkungen auf den Gesamtertrag der Anlage: Verschattete Module erzeugen weniger Strom als besonnte Module. In verschatteten Bereichen kann es zu sogenannten Hotspots kommen. Diese können die Lebensdauer der Module verkürzen und im schlimmsten Fall zu Schäden führen. Die unterschiedlichen Leistungen der verschatteten und besonnten Module führen zu sogenannten Mismatch-Verlusten. Das bedeutet, dass die gesamte Anlage weniger elektrische Energie zur Verfügung stellt, als sie eigentlich könnte.

In einer herkömmlichen Photovoltaikanlage ohne Verschattungsschutz sind die Module in Reihe geschaltet. Der Stromfluss erfolgt bildlich gesprochen in einem Schlauch. Jedes der Module treibt den Fluss im Schlauch an. Und wenn eine Stelle darin eingeengt wird (also ein Modul verschattet ist), wird der gesamte Fluss langsamer.

Wie können wir der Verschattung entgegenwirken? Optimierer und Mikrowechselrichter ermöglichen es, jedes Modul oder jede kleine Gruppe von Modulen einzeln zu regeln. So kann jedes Modul seinen maximalen Ertrag liefern, unabhängig davon, ob es verschattet ist oder nicht. Moderne intelligente Wechselrichter können mit Verschattung umgehen und die Leistung der Anlage optimieren. Sie erkennen, welche Module im Schatten liegen und passen die Leistung entsprechend an. Bei der Planung der Anlage sollte darauf geachtet werden, dass die Module so angeordnet werden, dass die Gefahr von Verschattungen minimiert wird (String-Design).

Welche Vorteile bieten Optimierer und Mikrowechselrichter? Durch die individuelle Regelung der Module kann der Gesamtertrag der Anlage deutlich gesteigert werden. Die Dachfläche kann trotz verschatteten Bereichen intensiver genutzt werden. Das Risiko von Hotspots wird reduziert, was die Lebensdauer der Module verlängert. Anlagen mit Optimierern oder Mikrowechselrichtern sind flexibler und können leichter erweitert werden. Verschattung ist ein ernstzunehmendes Problem für Photovoltaikanlagen. Durch den Einsatz moderner Technologien wie Optimierern und intelligenten Wechselrichtern kann der negative Einfluss von Verschattung minimiert werden. Eine sorgfältige Planung und die Wahl der richtigen Komponenten sind entscheidend für eine effiziente und langlebige Solaranlage.

Globalstrahlung

Die Globalstrahlung gibt an, wie viel Sonnenenergie pro Jahr auf einen Quadratmeter trifft. Sie ist wie das Sonnenlicht-Budget für einen Ort. In Deutschland liegt dieser Wert durchschnittlich bei 900 bis 1200 Kilowattstunden pro Quadratmeter und Jahr.

Die Sonne scheint nicht immer direkt auf die Erde. Wolken, Nebel oder Berge streuen das Licht. Direkte Strahlung trifft direkt auf die Module, diffuse Strahlung beleuchtet die Module von allen Seiten. In sonnenreichen Regionen wie Südeuropa ist die Globalstrahlung höher als in Deutschland. In Island ist sie deutlich geringer.

Beispiel: Stellen Sie sich zwei identische Solarmodule vor: Eines in München, das andere in Barcelona. Das Modul in Barcelona wird mehr Sonnenlicht abbekommen und somit mehr elektrische Energie produzieren, da die Globalstrahlung dort höher ist.

Standort

Die Sonneneinstrahlung variiert regional erheblich. Während südliche Bundesländer wie Baden-Württemberg und Bayern von einer höheren Sonneneinstrahlung profitieren, ist diese in nördlicheren Bundesländern geringer. Dennoch lohnt sich eine Photovoltaikanlage auch im Norden, da die Stromkosten aus dem Netz deutlich höher sind.

Baden-Württemberg und Bayern sind sonnenverwöhnte Bundesländer, die hervorragende Bedingungen für die Nutzung von Solarenergie bieten. Durch eine Photovoltaikanlage können Sie einen erheblichen Teil Ihres Strombedarfs selbst decken und von den sinkenden Strompreisen profitieren.

  • Spezifischer Stromertrag: In Baden-Württemberg und Bayern beträgt der durchschnittliche spezifische Stromertrag etwa 1.150 kWh/m² pro Jahr.
  • Stromkosten: Der selbst erzeugte Solarstrom kostet nur etwa ein Drittel des Netzstroms. In Baden-Württemberg und Bayern liegen die Stromkosten für Solarstrom bei unter 10 Cent/kWh. Im Vergleich dazu betrugen die Stromkosten aus dem Netz im August 2022 etwa 42 Cent/kWh.

Jahreszeit

Die Sonneneinstrahlung unterliegt im Laufe eines Jahres starken Schwankungen. Dies hat direkte Auswirkungen auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage.

Viele Menschen gehen davon aus, dass der höchste PV-Ertrag im Hochsommer erzielt wird. Tatsächlich ist es oft so, dass im Frühling die besten Erträge zu verzeichnen sind. Die optimale Kombination aus Sonneneinstrahlung und moderaten Temperaturen sorgt für einen hohen Wirkungsgrad der Solarzellen.

Auch wenn die Wintermonate weniger Sonnenstunden aufweisen, können Sie mit einer PV-Anlage immer noch einen erheblichen Teil Ihres elektrischen Energiebedarfs decken. Durchschnittlich können Sie in den Monaten Oktober bis April mit einem spezifischen Ertrag von 350 bis 400 kWh/kWp rechnen.

Die jahreszeitlichen Schwankungen der Sonneneinstrahlung haben einen erheblichen Einfluss auf den Ertrag einer Photovoltaikanlage. Durch eine intelligente Planung und die Auswahl geeigneter Komponenten können Sie jedoch auch in den Wintermonaten einen nennenswerten Beitrag zur Energiewende leisten.

  • Sommer: In den Sommermonaten ist die Sonneneinstrahlung am intensivsten. Die Sonne steht hoch am Himmel und die Tage sind lang. Allerdings führt die starke Sonneneinstrahlung auch zu einer erheblichen Erwärmung der Module. Diese höhere Erwärmung reduziert den Wirkungsgrad der Zellen.
  • Winter: Im Winter ist die Sonneneinstrahlung deutlich geringer. Die Tage sind kürzer und die Sonne steht tief am Himmel. Trotzdem kann eine PV-Anlage auch in den Wintermonaten einen nennenswerten Beitrag zur Energieversorgung leisten.
  • Frühling und Herbst: Diese Jahreszeiten bieten in der Regel die besten Bedingungen für einen hohen PV-Ertrag. Die Sonneneinstrahlung ist intensiv, ohne dass die Effizienzreduktion infolge der Erwärmung der Module überhand nimmt.

Tagesverlauf

Die Leistung einer Photovoltaikanlage unterliegt im Laufe eines Tages starken Schwankungen.

  • Mittagshoch: Die höchste Stromproduktion wird in der Regel zur Mittagszeit erreicht, wenn die Sonne senkrecht auf die Module scheint.
  • Morgen- und Nachmittagsstunden: Auch in den Morgen- und Nachmittagsstunden kann eine Photovoltaikanlage einen erheblichen Beitrag zur Stromversorgung leisten.
  • Nachtstille: Sobald die Sonne untergeht, stoppt die Stromproduktion vollständig.

Die Herausforderung liegt auf der Hand: Der Zeitpunkt der höchsten Stromerzeugung stimmt oft nicht mit dem Zeitpunkt des höchsten Strombedarfs überein. Typischerweise wird morgens und abends, wenn die Sonne niedrig steht oder gar nicht scheint, viel Strom benötigt.

Lösungen zur Optimierung des Eigenverbrauchs

Um den selbst erzeugten Solarstrom optimal zu nutzen, gibt es verschiedene Möglichkeiten:

  • Anpassung des Haushaltsverhaltens:
    • Spitzenlast vermeiden: Verschieben Sie energieintensive Tätigkeiten wie Wäsche waschen oder Geschirrspülen in die Mittagsstunden.
    • Intelligente Geräte: Nutzen Sie Geräte mit Zeitschaltuhr oder Smart-Home-Funktionen, um den Betrieb an den Solarstromertrag anzupassen.
    • Elektroauto laden: Laden Sie Ihr Elektroauto bevorzugt tagsüber, wenn viel Solarstrom zur Verfügung steht.
  • Stromspeicher:
    • Überschüssigen Strom speichern: Ein Stromspeicher ermöglicht es, tagsüber erzeugten Solarstrom für die Nutzung in den Abendstunden oder nachts zu speichern.
  • Solar Cloud:
    • Virtueller Speicher: Eine Solar Cloud funktioniert ähnlich wie ein Stromspeicher, allerdings wird der überschüssige Strom in einem virtuellen Speicher eines Energieversorgers gespeichert.

Um den Eigenverbrauch von Solarstrom zu maximieren, ist eine Kombination aus technischen Lösungen und einer Anpassung des eigenen Verhaltens empfehlenswert.

Kennzahlen für den Ertrag einer Solaranlage

Ertrag

Der Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage, gemessen in Kilowattstunden (kWh), bestimmt, wie viel elektrische Energie Sie nutzen können. Neben dem direkten Eigenverbrauch, der in der Regel die wirtschaftlichste Variante ist, besteht auch die Möglichkeit, überschüssigen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen. Für eingespeisten Strom erhalten Sie eine Vergütung. Allerdings ist der Eigenverbrauch aufgrund der aktuellen Strompreise meist rentabler. Der spezifische Ertrag, berechnet als Jahresenergie (kWh) geteilt durch die Nennleistung (kWp), ermöglicht einen Vergleich verschiedener Anlagen unabhängig von ihrer Größe.

Kilowattstunde (kWh)

Kilowattstunden (kWh) sind die Maßeinheit für die elektrische Energiemenge, die Ihre Photovoltaikanlage produziert. Vereinfacht gesagt, ist eine kWh die Menge an Energie, die Sie in einer Stunde mit einem Gerät aufnehmen, das eine Leistung von 1000 Watt hat. Zum Beispiel nimmt ein durchschnittlicher Kühlschrank etwa 1 kWh pro Tag auf. Ein Computer benötigt je nach Nutzung etwa 0,2 kWh pro Stunde.

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls gibt an, wie effizient es Sonnenlicht in Strom umwandelt. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr elektrische Energie können Sie aus derselben Fläche gewinnen. Ein höherer Wirkungsgrad führt also zu einem höheren Ertrag pro Modul. Allerdings ist die Gesamtleistung Ihrer Anlage (kWp) entscheidend für den Gesamtertrag. Selbst mit Modulen mit einem niedrigeren Wirkungsgrad können Sie einen hohen Gesamtertrag erzielen, indem Sie einfach mehr Module installieren.

Eigenverbrauch

Eigenverbrauch ist die effizienteste Art, den erzeugten Solarstrom zu nutzen. Indem Sie elektrische Energie direkt nutzen, sparen Sie sich die Kosten für den Bezug von Ihrem Stromanbieter. Derzeit liegen die Strompreise für Verbraucher bei etwa 30-35 Cent pro Kilowattstunde (Stand: August 2024). Jede Kilowattstunde selbst genutzte Solarenergie ist eine Kilowattstunde, die Sie nicht zum aktuellen Marktpreis einkaufen müssen. Das bedeutet eine direkte Kostenersparnis und mehr Unabhängigkeit von steigenden Strompreisen.

Überschuss Einspeisung

Insbesondere im Sommer können Sie nicht die gesamten selbst erzeugte elektrische Energie nutzen. Der Überschuss wird ins öffentliche Netz eingespeist. Für diese Einspeisung erhalten Sie eine Vergütung. Die Höhe dieser Vergütung, die sogenannte Einspeisevergütung, ist gesetzlich geregelt und beträgt aktuell für Anlagen bis 10 kWp rund 8 Cent pro Kilowattstunde. Die Kombination aus Eigenverbrauch und Einspeisung ermöglicht es Ihnen, optimal von Ihrer Photovoltaikanlage zu profitieren.

Fazit: Der maximale Ertrag ihrer Photovoltaikanlage

Um den maximalen Ertrag aus Ihrer Photovoltaikanlage zu erzielen, ist eine sorgfältige Planung unerlässlich. Die Ausrichtung und Neigung Ihrer Module sollten optimal auf Ihren Standort abgestimmt sein, um die Sonneneinstrahlung bestmöglich zu nutzen. Verschattungen durch Bäume oder Gebäude sollten vermieden werden, da diese den Ertrag deutlich reduzieren können. Investieren Sie in hochwertige Module und Wechselrichter, um eine langfristige und effiziente Energieerzeugung zu gewährleisten. Nutzen Sie außerdem die staatlichen Förderprogramme, um von attraktiven finanziellen Anreizen zu profitieren.

Solar panel detail