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Sektorenkopplung – Was ist das?
Ein Photovoltaikmodul benötigt die Sonne, um Solarstrom zu produzieren – klar, dass die Photovoltaikanlage im Sommer also höchste Leistung erbringt. Doch womit müssen Betreiber rechnen, wenn ab Ende Oktober die Zahl der Sonnenstunden deutlich abnimmt? Produziert die Photovoltaikanlage weniger Solarstrom? Droht sogar ein Leistungsverlust, wenn sich die Sonne im tiefsten Winter fast gar nicht mehr blicken lässt und mancherorts Schnee die Dächer bedeckt?
Wir erklären Ihnen, wie Sie Solarenergie trotz geringer Sonneneinstrahlung effektiv nutzen können und warum sich eine Photovoltaikanlage auch im Winter lohnt.
Wichtig für das Grundverständnis: Was ist Globalstrahlung?
Die Leistung einer Photovoltaikanlage (PV-Anlage) bemisst sich nicht allein an der direkten Sonnenstrahlung. Ebenso wichtig ist die Diffusstrahlung, also jene Solarstrahlung, die indirekt über Streuung oder Reflexion auf die Erdoberfläche trifft. Die Gesamtheit der direkten und indirekten Sonnenstrahlung wird unter dem Begriff Globalstrahlung zusammengefasst und in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²) angegeben. Im Jahresmittel setzt sich die Globalstrahlung jeweils zur Hälfte aus direkter und diffuser Strahlung zusammen.
Für die Leistung einer PV-Anlage ist diese Jahressumme entscheidend, wobei es in Deutschland geografische Unterschiede bei der Globalstrahlung gibt. Wird in Süddeutschland im Optimalfall ein Wert von bis zu 1.335 kWh/m² im Jahr erreicht, sind es in einem schlechten Jahr in Norddeutschland nur 1.085 kWh/m².
Naturgemäß spielt die Jahreszeit bei den zu erwartenden Werten eine wichtige Rolle. Sommerliche und winterliche Strahlung stehen im Verhältnis 3 : 1. Für Deutschland betragen die Mittelwerte*:
- März: ca. 75 kWh/m²
- Mai bis Juli: ca. 200 kWh/m² im Monat
- Dezember: ca. 15 kWh/m²
* Werte unterscheiden sich je nach Region.
Wie ist der Ertrag einer Photovoltaikanlage im Winter?
Die Menge an Solarstrom, die eine Photovoltaikanlage erzeugt, wird Ertrag genannt und in Kilowattstunden (kWh) gemessen. Im Winter hängt der Solarertrag einer PV-Anlage maßgeblich von der Globalstrahlung und vom Wirkungsgrad der Solarmodule ab.
Globalstrahlung im Winter sorgt für lohnenswerten Solarertrag
Die Sonneneinstrahlung ist im Winter geringer, denn weniger Strahlen erreichen die Module auf direktem Weg. Stattdessen nimmt der Anteil an diffuser Strahlung zu. Dennoch wird während der Wintermonate hierzulande noch ein lohnenswerter PV-Ertrag erzielt: Er liegt vergleichsweise stabil zwischen 350 und 400 kWh/m2. Aufs Jahr gerechnet werden 30 bis 35 Prozent der Leistung einer Photovoltaikanlage von September bis März erwirtschaftet.
Leistungsstärke der PV-Anlage lässt sich anpassen
Während sich die Sonnenstrahlen nicht beeinflussen lassen, hat die Wahl der Leistungsstärke Ihrer Photovoltaikanlage Einfluss auf den Solarertrag. Unsere Beispiele für verschieden leistungsstarke PV-Anlagen demonstrieren, wie sich der Ertrag mit jedem weiteren Kilowattpeak (kWp) vergrößern lässt:
- Eine 1-kWp-Anlage (5–7 Module) erzeugt 1.335 kWh Solarstrom bei einer Globalstrahlung von 1.335 kWh/m².
- Eine 2-kWp-Anlage erzeugt 2.670 kWh.**
- Eine 3-kWp-Anlage erzeugt 4.005 kWh.**
** Jeweils unter Annahme derselben Strahlung.
Tipp: Stromspeicher einsetzen, um einen hohen Eigenverbrauch zu erreichen
Um den verringerten Solarertrag im Winter optimal auszunutzen, bietet sich die Anschaffung eines Stromspeichers an. So wird die gewonnene Solarenergie zunächst zwischengespeichert, anstatt ins Stromnetz eingespeist zu werden. Bei Bedarf lässt sich die Energie dann später am Abend selbst nutzen. Große Stromverbraucher wie Waschmaschinen können gut tagsüber laufen, wenn viel Strom produziert wird. Dadurch verringert man den Anteil an extern bezogenem Strom und spart Geld: Ein möglichst hoher Eigenverbrauch rechnet sich zurzeit deutlich mehr als die Einspeisevergütung.
Wie kann ich gegensteuern, wenn ich gerade im Winter viel Strom benötige?
Haben Sie im Winter einen besonders hohen Strombedarf, sollten Sie einen bestimmten Solarmodul-Typ wählen: Sogenannte CIGS-Module haben zwar einen etwas niedrigeren Wirkungsgrad als Standardmodule, erbringen aber bei diffuser Strahlung besonders hohe Erträge. Dies liegt am speziellen Material ihres Absorbers, der für die Lichtaufnahme zuständig ist. Schließlich sollte auch die Dimensionierung der Anlage auf die spezifischen Bedingungen am Standort und den zu deckenden Bedarf ausgelegt werden. Wird die Photovoltaikanlage etwas größer dimensioniert, produziert sie auch noch im Winter ausreichend Solarstrom.
Schnee & Photovoltaik: Muss eine Solaranlage von Schnee befreit werden?
Schneedecken im Winter, aber auch Laub im Herbst können den Ertrag einer Solaranlage unter Umständen mindern. Der geringere Ertrag ist in den Wirtschaftlichkeitsberechnungen einer PV-Anlage bereits eingeplant. Deshalb ist es nicht zwingend notwendig, die Module von Schnee oder Laub befreien zu befreien.
Hinweis: Möchten Sie den Schnee unbedingt entfernen, beauftragen Sie eine Spezialfirma. Diese setzt professionelles Räumwerkzeug wie zum Beispiel spezielle Schneeschieber ein, um Dächer und Photovoltaikmodule vom Schnee zu befreien. Damit stellen Sie sicher, dass die Module bei der Räumung nicht beschädigt werden. Auch setzen Sie sich selbst keiner unnötigen Unfallgefahr aus.
Bild Schneelastkarte Deutschland: Störfix, CC BY 2.5, via Wikimedia Commons
Hohe Schneelast: Kann der Neigungswinkel der Module angepasst werden?
Für den höchsten Ertrag liegt der Neigungswinkel einer PV-Anlage bei 30 bis 35 Grad. Die Ausrichtung ist gen Süden. Doch der Winter fällt in Deutschland regional sehr unterschiedlich aus, wodurch es ratsam ist, das auch bei Ihrer Anlage zu berücksichtigen.
Leben Sie in einem Gebiet mit hoher Schneelast,
- können die Photovoltaikmodule stärker geneigt werden, damit der Schnee besser abrutschen kann – der steilere Winkel führt allerdings zu einer schlechteren Strahlungsaufnahme der Anlage im Sommer;
- sollten Sie Module und Montagesysteme auswählen, die der hohen Schneelast standhalten, um Schäden an den Modulen zu vermeiden.
Hinweise zur maximalen Schneelast finden sich im Datenblatt von Solarmodulen. Standardmäßig halten die Module bekannter Hersteller einer Druckbelastung von 5.400 Pa stand und können somit in ganz Deutschland eingesetzt werden.
Ihr Elektroinstallateur berät Sie zu den individuellen Möglichkeiten.
Fazit: Photovoltaik lohnt sich auch im Winter
Auch wenn die Sonnenstrahlung im Winter geringer ist: Aufs Jahr gerechnet, gleicht der im Sommer mehr produzierte und selbst genutzte Strom die Bilanz aus. Und auch die Sorge, dass der tägliche Solarstromertrag im Winter nicht ausreicht, ist unbegründet: Mit der richtig dimensionierten Anlage und in Kombination mit einem Stromspeicher lassen sich bis zu 80 Prozent des Eigenbedarfs decken.
Um dieses Ziel zu erreichen, wird die PV-Anlage idealerweise mit einem Speicher kombiniert. Dadurch können die tagsüber erzeugten Strommengen zwischengespeichert werden, um sie ab dem frühen Abend zu verbrauchen. Smarte Haustechnik tut ihr Übriges und regelt zusätzlich den Betrieb von Großverbrauchern zu einer Zeit, in der viel Strom produziert wird, der sonst kaum verbraucht würde.
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