Ertrag von Photovoltaik – Anlagen
Der Ertrag einer Photovoltaik – Anlage ist abhängig von verschiedenen wirtschaftlichen Gegebenheiten (Kaufpreis, Einspeisevergütung etc.), von technischen Faktoren (Ausrichtung, Effektivität der Anlage) und nicht zuletzt vom Standort und die tatsächlich vorhandenen Einstrahlungsraten.
Beispiel: Photovoltaik – Anlage, 64 Module (81,7 m²), Leistung 11,95 kWp, 38° Neigung, SO-Ausrichtung, 5 Wechselrichter, Modulwirkungsgrad 14 %, Jahres – Ertrag 157 kWh/m² (1. Jahr; Standort: Süddeutschland); Foto: Uwe-Steinbrich /pixelio.de
Regionale Unterschiede im Ertrag von Photovoltaik – Anlagen
Die Photovoltaik – Anlage dient der Erzeugung von Strom, welcher in das Stromnetz eingespeist werden kann oder selbst genutzt werden kann.
Wie viel Strom erzeugt werden kann, ist damit entscheidend abhängig von der tatsächlichen Einstrahlungsrate. Die Globalstrahlung variiert je nach Standort. Im Jahr 2016 lag sie zwischen 947 und 1359 Kilowattstunden pro Quadratmeter Fläche; im Mittel bei 1079 Kilowattstunden je Quadratmeter Fläche (siehe Grafik). Das bedeutet, unabhängig vom Kaufpreis oder der technischen Leistungsfähigkeit der Anlage, sind regional Ertragsunterschiede von bis zu 20 Prozent zu erwarten – abhängig davon, ob die Solaranlage beispielsweise im “einstrahlungsarmen” in Kiel oder im “einstrahlungsreichen” Passau installiert werden soll.
Globalstrahlung 2016; Quelle: dwd.de
Ausrichtung der Photovoltaik – Module
Neben der Globalstrahlung ist für den Ertrag einer Photovoltaik – Anlage ebenfalls die Ausrichtung der Module zur Sonne von entscheidender Bedeutung.
Wird von der optimalen Südausrichtung abgewichen, so ist mit Ertragseinbußen von bis zu 50 Prozent zu rechnen. Hierbei kann bei Ost- oder Westausrichtung mit 15 bis 20 Prozent weniger Einstrahlung und damit geringerer Ertrag gerechnet werden, bei einer Nordausrichtung sogar mit halbierter Ertragsleistung.
Die Neigung der Module sollte übrigens zwischen 30 und max. 40 Grad liegen. Abweichungen hiervon führen ebenfalls zu verminderten Einträgen von 15 bis 30 Prozent. Rein rechnerisch sind so maximale Verluste bei 90 Grad Neigung und absoluter Nordausrichtung von ca. 75 Prozent möglich. (… was natürlich niemand so installieren wird – es veranschaulicht hier lediglich den Sachverhalt)
Die “perfekte” Photovoltaik – Anlage
Hätte man eine Anlage mit 100 Prozent Wirkungsgrad, so könnte nun aus der gesamten zur Verfügung stehenden Energiemenge ein entsprechender Ertrag erzielt werden. Also aus mittleren 1070 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr könnten auch 1070 Kilowattstunden Strom je Quadratmeter und Jahr erzeugt werden. Von diesem Wirkungsgrad sind die Photovoltaik – Anlagen jedoch noch weit entfernt. Der reale Wirkungsgrad liegt zwischen 8 und 20 Prozent:
- Monokristalline Zellen : Wirkungsgrad 10 bis 25 Prozent
- Polykristalline Zellen : Wirkungsgrad 8 bis 18 Prozent
Das bedeutet, dass bei einem angenommenen Strahlungsangebot von 1000 W/m² die spezifische Peakleistung zwischen 80 Watt pro Quadratmeter und 250 Watt pro Quadratmeter und Jahr liegt.
Weiterhin muss der Wirkungsgrad des Wechselrichters (meist zwischen 90 und 97 Prozent) in die Gesamtbilanz eingerechnet werden.
Insgesamt ist so beispielsweise für die Region Potsdam (bei einem Wechselrichternutzungsgrad von 93,5 Prozent) mit folgendem spezifischen Jahresertrag zu rechnen:
- Monokristalline Zellen : von 105 bis 200 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr
- Polykristalline Zellen : von 90 bis 170 Kilowattstunden je Quadratmeter und Jahr
Ferner müssen eventuell weitere Faktoren, beispielsweise eine Teilverschattung, eingerechnet werden. Um eine genaue Berechnung der Erträge durchzuführen, sollten Simulationsprogramme genutzt werden. Eine Abschätzung “Pi mal Daumen” ist für eine erste Orientierung gut, für eine genaue Auslegung natürlich nicht ausreichend.
Ertrag der Photovoltaik – Anlage
Herstellerangaben beziehen sich stets auf Kilowattstunden je Kilowatt installierter Leistung. Diese Angabe ist für den Laien leider etwas irreführend.
Anhand des spezifischen Jahresertrages (wie oben dargestellt) können letztendlich Aussagen zur Wirtschaftlichkeit getroffen werden. Im oben angebenen Einfamilienhaus wurde ein realer Jahresertrag von etwa 157 Kilowattstunden je Quadratmeter installierter Modulfläche im ersten Jahr erreicht (Region Süddeutschland). Bei Inbetriebnahme in diesem Jahr und einer Einspeisevergütung von aktuell 12,70 Cent je Kilowattstunde (bei einer Anlage bis 10 kWp) würdesich ein Jahresertrag von 19,94 Euro je Quadratmeter Fläche ergeben (bei Kompletteinspeisung) (Stand 2017). Bei Eigenverbrauch kann mit dem aktuellen Stromtarif kalkuliert werden: somit ergeben sich etwa 44 € Ertrag je Quadratmeter Solarfläche und Jahr.
Ältere Anlagen können natürlich mit deutlich höheren Fördersätzen kalkulieren. So lag der Fördersatz bei Anlagen, die in 2005 installiert wurden, noch bei 54,53 Cent je Kilowattstunde.
Dem gegenüber kann man nun den Investitionspreis für einen Quadratmeter Modulfläche setzen … und vergleichen …
Weitere Betrachtungen zur Wirtschaftlichkeit und zur Stromeinspeisung bzw. dem Eigenverbrauch und der Wirtschaftlichkeit bei Finanzierung sind im folgenden Beitrag zu finden: Photovoltaik – Solaranlagen so günstig wie nie
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