Photovoltaik Leistung
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Photovoltaik Leistung: Begriffsklärung
Die Leistung Solaranlage wird durch verschiedene Kennwerte, auch als Kenngrößen oder Kennzahlen bezeichnet, definiert. Diese Angaben ermöglichen eine zuverlässige Bestimmung der erzeugten Energie und somit auch des erzielten Stromertrags.
Geht es um die Leistung Solaranlage, müssen diese Kennzahlen einbezogen werden. Die Photovoltaik Leistung entsteht in mehreren Schritten, auf die unterschiedliche Faktoren einwirken. Die Berechnung der tatsächlichen Leistung hängt ab von der Größe der Anlage, den lokalen Bedingungen und den technischen Parametern.
Die Leistung einer Photovoltaikanlage auf einem Dach wird durch die installierte Leistung der Solarmodule gemessen, die in Kilowattpeak (kWp) angegeben wird. Um diese zu ermitteln, müssen mehrere Aspekte berücksichtigt werden:
- Größe der Anlage
Die Anzahl und Fläche der installierten Solarmodule bestimmt die maximale Leistung. Pro Quadratmeter Modulfläche können etwa 150 bis 200 Watt erzeugt werden, abhängig von der Qualität der Module.
- Modulwirkungsgrad
Der Wirkungsgrad der Solarmodule beeinflusst, wie viel Sonnenenergie in Strom umgewandelt wird. Hochwertige Module haben einen Wirkungsgrad von 18 bis 22 %.
- Sonneneinstrahlung
Die Intensität der Sonneneinstrahlung am Standort ist entscheidend. In sonnenreichen Gebieten ist die Leistung höher. Die durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Deutschland beträgt etwa 1.000 bis 1.200 kWh/m² pro Jahr.
Die Nennleistung
Die Nennleistung einer Photovoltaikanlage wird in Kilowatt Peak (kWp) angegeben. Dies ist die maximal mögliche Leistung der Anlage unter Standard-Testbedingungen (STC), die eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m² und eine Modultemperatur von 25°C voraussetzen. Das bedeutet, dass diese Leistung nur unter Laborbedingungen zu erreichen ist. Damit dient sie lediglich als Richtwert.
Die Formel:
Pmax = Modulanzahl × Nennleistung pro Modul
Unser Beispiel:
Eine Photovoltaikanlage besteht aus 20 Modulen, jedes Modul hat eine Nennleistung von 300 W.
Pmax = 20 × 300 W = 6000 W = 6 kWp
Die spezifische Leistung
Zentral der Berechnung der Photovoltaik Leistung ist die spezifische Leistung einer Solaranlage. Die spezifische Leistung einer Solaranlage beschreibt das Verhältnis zwischen der jährlichen Stromproduktion in Kilowattstunden (kWh) und der Nennleistung der Anlage in Kilowattpeak (kWp). Konkret bedeutet das: kWh pro kWp.
Üblicherweise wird dieser Wert auf ein Jahr bezogen, um verschiedene Anlagengrößen miteinander vergleichen zu können.
Die Berechnung:
Spezifische Leistung = Jahresstromproduktion (kWh) / Nennleistung (kWp)
Unser Beispiel:
Eine Anlage erzeugt 6.000 kWh pro Jahr bei einer Nennleistung von 6 kWp.
Spezifische Leistung = 6.000 kWh / 6 kWp = 1.000 kWh/kWp
⇒ Je höher der spezifische Jahresertrag, desto besser fällt die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage aus. Dieser Wert hilft dabei, die Effizienz und Ertragsfähigkeit unterschiedlicher Anlagen zu vergleichen. Bei unserem Beispiel ist die spezifische Leistung sehr gut. Bei weniger als 900 kWh/kWp wäre sie befriedigend.
Qualitätsindikator Performance Ratio (PR)
Die Performance Ratio (PR), auch als Leistungsverhältnis bezeichnet, beschreibt bei Photovoltaikanlagen das Verhältnis zwischen dem theoretisch maximal möglichen Ertrag und dem tatsächlich erzielten Ertrag. Sie ist weitgehend unabhängig von der Ausrichtung der Anlage sowie der lokalen Sonneneinstrahlung. Daher ermöglicht die Performance Ratio einen direkten Vergleich von Photovoltaikanlagen an verschiedenen Standorten weltweit.
Die Aussagekraft der Performance Ratio ist deutlich höher als der Wirkungsgrad der Solarmodule, da sie alle Verluste einbezieht. Auch solche, die beispielsweise durch Leitungen, den Wechselrichter oder den Eigenverbrauch der Photovoltaikanlage entstehen. Dadurch wird der tatsächlich erreichbare und erzielte Ertrag klar sichtbar. Eine kontinuierliche Überwachung der Performance Ratio ermöglicht zudem eine zuverlässige Erkennung von Fehlern in der Anlage.
Die Performance Ratio lässt sich zunächst einfach berechnen:
Man teilt den tatsächlich am Einspeisezähler abgelesenen Ertrag – zum Beispiel für ein Jahr – durch den nominalen Ertrag. Der nominale Anlagenertrag errechnet sich aus der Einstrahlungsenergie in die geneigte Modulebene, multipliziert mit der Modulfläche und dem Modulwirkungsgrad.
Die PR berücksichtigt also die Leistungsverluste und liegt heute bei guten PV-Anlagen zwischen 75 und 85 Prozent des Nennwirkungsgrades.
Die Formel für die Performance Ratio lautet:
PR= Tatsächlicher Ertrag / Nominaler Ertrag
Wie viel Leistung Solaranlage bringt ein Solarmodul?
Wenn Sie eine Solaranlage planen, wird Ihr Dach in der Regel der geeignete Ort für die Installation der Solarmodule sein. Die Frage, die Sie sich als erste stellen müssen, ist die nach der Anzahl der Module. Davon hängen sowohl die Kosten als auch der Ertrag der PV Anlage ab. Hier erfahren Sie dazu mehr.
Der Strombedarf einer vierköpfigen Familie in einem Einfamilienhaus liegt zwischen 4.000 kWh und 5.100 kWh – mit elektrischer Warmwasserbereitung. Auf dieser Basis lässt sich die Anzahl der Solarmodule ableiten.
Ein Solarmodul verfügt je nach Typ durchschnittlich über eine Leistung von 300 Watt. Nach einer gängigen Faustformel kann es somit etwa 300 kWh Strom pro Jahr erzeugen.
Jedes kWp Photovoltaik Leistung kann in Deutschland im Durchschnitt 1.000 kWh Strom im Jahr erzeugen. Die benötigte Dachfläche pro Kilowatt Peak (kWp) einer Photovoltaikanlage hängt von der Effizienz der verwendeten Solarmodule ab. Im Durchschnitt kann man folgende Werte annehmen:
Standard-Solarmodule (Wirkungsgrad ca. 15-18%):
Etwa 7-8 qm Dachfläche pro kWp.
Hocheffiziente Solarmodule (Wirkungsgrad ca. 19-22%):
Etwa 5-6 qm Dachfläche pro kWp.
Diese Zahlen können je nach Modultyp, Neigungswinkel und Ausrichtung der Dachfläche leicht variieren.
In Bereichen, in denen hohe Leistung auf begrenzter Fläche gefordert ist, werden in Deutschland überwiegend kristalline Siliziummodule eingesetzt. Hier unterscheidet man zwischen polykristallinen Solarmodulen, zu erkennen an der bläulichen Färbung, und monokristallinen Solarmodulen, die deutlich dunkler bis schwarz sind.
Bei der Anschaffung sollte nicht nur der Preisunterschied eine Rolle spielen. Polykristalline Solarmodule sind in der Anschaffung zwischen 15 und 25 Prozent günstiger, haben aber einen geringeren Wirkungsgrad und einen höheren Flächenbedarf. Hier müssen Sie individuell einen Kompromiss zwischen den Gegebenheiten Ihres Hauses und Ihrem Budget finden.
- Tipp!
Besitzen Sie eine große Fläche, die keine optimale Süd-Ausrichtung bietet, können Sie Dünnschicht-Solarmodule einsetzen. Diese sind leichter und erzeugen selbst bei schwacher und diffuser Sonneneinstrahlung konstant gute Solarstromerträge.
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