Das gängige Klischee lautet: „PV-Anlagen bringen im Winter nichts“. Doch das stimmt nicht. Wir haben uns einmal genauer angesehen, wie hoch der Ertrag einer 10 kWp-PV-Anlage im Winter eigentlich ist. Und wir klären, welche Rolle die optimale Ausrichtung einer PV-Anlage spielt.
Globalstrahlung entscheidet über PV-Ertrag im Winter
Die Frage, wie hoch der Ertrag einer PV-Anlage im Winter ausfällt, lässt sich nicht so leicht beantworten. Entscheidend hierfür ist die sogenannte „Globalstrahlung“. Dabei handelt es sich um die Sonnenstrahlen, die tatsächlich auf der Erdoberfläche eintreffen. Deren Energiegehalt kann man messen. Einfluss haben mehrere Faktoren:
- Direkteinstrahlung (klares Wetter, keine Wolken) – macht ungefähr 50 % aus
- Diffusstrahlung (Wolken, Nebel, Verschmutzung) – macht ebenfalls ungefähr 50 % aus
- Strahlungswinkel (Sonnenstand abhängig von Jahres- und Tageszeit)
Die Globalstrahlung wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter angegeben (kWh/m2). Klar ist: Je höher der Wert, desto mehr Sonnenstrahlung trifft auf die Erdoberfläche. Dabei ist vor allem der Sonnenstand von Bedeutung. Dieser macht sich beispielsweise bei der geographischen Lage bemerkbar. Während die Globalstrahlung in Süddeutschland pro Jahr um die 1.200 kWh/m2 erreicht, werden in Norddeutschland „nur“ rund 1.000 kWh/m2 gemessen.
Noch deutlicher sind die Veränderungen der Globalstrahlung nach Jahreszeit zu erkennen. Im Sommer können die Werte die Winterangaben um das Fünf- bis Siebenfache überschreiten. In der folgenden Tabelle haben wir die mittleren Monatssummen für Stuttgart aufgeführt:
Quelle: Deutscher Wetterdienst
So viel Strom produziert eine PV-Anlage mit 10 kWp im Winter
Die jahreszeitlichen Unterschiede machen sich auch im Ertrag Ihrer PV-Anlage bemerkbar. Während im Winterhalbjahr (Oktober bis März) nur rund 20 bis 30 Prozent der Gesamtmenge produziert werden, steuert das Sommerhalbjahr (April bis September) beachtliche 70 bis 80 Prozent bei. Das heißt aber nicht, dass sich Photovoltaik in der dunkleren Jahreszeit nicht mehr rechnet.
Nehmen wir als Beispiel eine 10 kWp-PV-Anlage mit Standort Stuttgart (Größe: 50 Quadratmeter, Wirkungsgrad: 18 Prozent). Die Formel zur Ertragsberechnung lautet: Ertrag = Globalstrahlung x Größe x Wirkungsgrad
- Dezember: Bei einer Globalstrahlung von 21 kWh/m2 liegt der mögliche Ertrag der PV-Anlage bei 189 kWh
- Januar: Bei einer Globalstrahlung von 26 kWh/m2 liegt der mögliche Ertrag der PV-Anlage bei 234 kWh
- Februar: Bei einer Globalstrahlung von 46 kWh/m2 liegt der mögliche Ertrag der PV-Anlage bei 414 kWh
Im Winter (Dezember bis Februar) würde die 10 kWp-PV-Anlage etwa 837 kWh Strom produzieren. Dadurch kann man bereits einen großen Teil des Strombedarfs decken. Überschlagsweise geht man davon aus, dass ein Haushalt im Winter durchschnittlich rund 14 kWh pro Tag verbraucht (im Sommer sind es 10 kWh pro Tag). Der gesamte Stromverbrauch von Dezember bis Februar beläuft sich dann auf 1.260 kWh (gerechnet mit 90 Tagen). Die PV-Anlage wäre also in der Lage, zwei Drittel des benötigten Stroms bereitzustellen (837 kWh / 1.260 kWh = 0,664).
Eine PV-Anlage lohnt sich auch im Winter. Doch dabei sind einige Besonderheiten zu beachten.
Welche Ausrichtung ist für die PV-Anlage im Winter sinnvoll?
Wer das ganze Jahr über möglichst viel Solarstrom produzieren möchte, wird die Ausrichtung am Jahresertrag festmachen. Und das bedeutet in der Regel, dass die Aufstellung der Solarmodule entsprechend der Maximalleistung in den Sommermonaten in südlicher Richtung (Süd-Ost bis Süd-West) erfolgen wird. Zudem werden die meisten Solaranlagen parallel zum Dach installiert, vor allem aus praktischen Gründen.
Mithilfe von Aufständerungssystemen kann man die Neigung der Module bzw. den „Anstellwinkel“ anpassen. Das macht nicht nur bei Flachdächern Sinn, sondern auch, wenn man die PV-Anlage auf maximale Erträge im Winter optimieren will. Dies ist angeraten, wenn die Anlage vor allem in der dunklen Jahreszeit möglichst viel Leistung bringen sollen, zum Beispiel bei Ferienhütten in den Bergen. Die höhere Lage bedingt dabei nicht nur viele Sonnenstunden, sondern bedeutet durch die intensivere Sonneneinstrahlung auch eine höhere Globalstrahlung (im Vergleich zu Talregionen).
Für den Winter optimierte PV-Anlage mit Ost-West-Ausrichtung
Für eine für den Winter optimierte PV-Anlage wird man eine Ost-West-Ausrichtung wählen und die Gesamtanlage in zwei Teilsysteme aufspalten, von denen eines auf der Ost- und eines auf der Westseite des Daches angebracht wird. Zum anderen werden die Solarmodule steiler als üblich aufgestellt (häufig 55 Grad statt 30 bis 35 Grad), um den niedrigeren Sonnenstand auszugleichen. Dabei muss man beachten, dass die Abstände zwischen den Modulreihen nicht zu klein werden. Denn die vorderen Reihen könnten dahinterstehende Elemente zu stark verschatten. Dadurch wird die nutzbare Fläche etwas kleiner als bei Montage parallel zum Dach.
Liegt zu viel Schnee auf der PV-Anlage, sollte er vorsichtig entfernt werden.
Die stärkere Neigung ist auch wichtig, um einer zu hohen Schneelast entgegenzuwirken. Diese könnte durch ihr schweres Gewicht die Module und Aufstellsysteme beschädigen. Durch den steileren Winkel kann der Schnee leichter abrutschen. Bleibt er trotzdem liegen, dringt auch weniger Licht zu den Modulen durch, wodurch der Ertrag weiter sinkt. Größere Schneemengen sollten daher entfernt werden, unter Umständen von einer Fachfirma.
Fazit: PV-Anlage auch im Winter optimal nutzen
Obwohl der Ertrag einer PV-Anlage im Winter deutlich geringer ausfällt als im Sommer, so lohnt sich eine PV-Anlage fast immer, auch in den dunkleren Monaten. Zum einen ist es immer günstiger, den eigenen Solarstrom zu verbrauchen als Netzstrom dazuzukaufen. Zum anderen beträgt im Sommer die Stromproduktion ein Mehrfaches des Eigenverbrauchs, so dass Sie hier zum Beispiel von der Einspeisevergütung profitieren und den geringeren Ertrag im Winter zumindest zum Teil ausgleichen.
Zugleich ist auch im Winter der Einsatz eines Batteriespeichers sinnvoll. Der große Akku speichert die tagsüber produzierte Sonnenenergie und gibt sie dann ab, wenn die Energie gebraucht wird, vor allem abends und morgens. Durch Verwendung eines Stromspeichers lässt sich der Eigenverbrauch auf 50 bis 80 Prozent steigern, wodurch im Gegenzug die Kosten für extern bezogenen Strom weiter sinken.
Tipp: Eine interessante PV-Variante, die ganzjährig Strom produzieren kann, sind sogenannte Solarbäume. Manche Modelle erinnern optisch an einen Weihnachtsbaum und geben so gerade im Winter eine schöne Figur ab.