Solarertrag von Photovoltaik und Solarthermie

Ob sich eine Solaranlage lohnt hängt neben einigen anderen Faktoren auch davon ab, wie leistungsfähig die Technik ist. Wieviel Strom eine Photovoltaik Anlage bzw. wieviel Wärme eine Solarthermie Anlage aus der Sonneneinstrahlung erzeugen kann, darüber gibt der Solarertrag Auskunft. Solarthermie Kollektoren wandeln mehr als die Hälfte der einstrahlenden Energie in Wärmeertrag um, Photovoltaik Module liefern einen Stromertrag zwischen 10 und 20 Prozent.
Dieser Artikel wurde erstellt von:
Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com
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Solarertrag: Stromertrag & Wärmeertrag von Photovoltaik & Solarthermie

Grundlage für den Solarertrag ist die Globalstrahlung in Deutschland. Also die Menge an Strahlungsenergie, die an einem Jahr auf einen Quadratmeter fällt. Laut Deutschem Wetterdienst sind dies zwischen 951 und 1261 Kilowattstunden, je nach Region. Wie hoch der Solarertrag und damit der Stromertrag einer Photovoltaik Anlage bzw. Wärmeertrag einer Solarthermie Anlage ausfällt, hängt hauptsächlich von der Güte und Montage der Solarmodule und Solarkollektoren ab.

1. Solarertrag von Solarthermie Anlagen

Kenngröße für den Wärmeertrag von Solarthermie Kollektoren ist der Kollektorertrag. Er wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter Kollektorfläche (kWh/m2) angegeben. Wichtig zu wissen ist, dass es drei Messgrößen für die Kollektorfläche gibt: die Bruttokollektorfläche, die Absorberfläche und die Aperturfläche. Einheitliche Vorgaben für den Solarertrag macht an dieser Stelle die DIN 4757. Laut Norm muss der Wärmeertrag eines Solarkollektors pro Jahr mindestens 525 kWh/m2 betragen. Das heißt, gut die Hälfte der einfallenden Globalstrahlung (im Mittel 1055 kWh/m2) eines Jahres wandelt ein Solarthermie Kollektor in Wärmeertrag um.

Verschiedene Hersteller von Solarthermie Anlagen wie Buderus und Vaillant geben in ihren Datenblättern deshalb diesen Solarertrag als Mindest-Wärmeertrag laut DIN 4757 an, ohne jedoch zu spezifizieren, wie hoch der Wärmeertrag ihrer Kollektoren genau ist. In jedem Fall ist der Wärmeertrag des Kollektors pro Jahr die wesentliche Bezugsgröße, nach der sich die Dimensionierung und Betriebsweise einer Solarthermie Anlage richtet.

Neigung nimmt Einfluss auf den Wärmeertrag

Bei Solarthermie Anlagen kann der Umstand entstehen, dass der Kollektor noch Energie liefern kann, der Solarspeicher jedoch schon vollständig geladen ist. Um diese Leerlaufzeiten, in denen die Solarthermie Anlage keinen Wärmeertrag liefert, zu minimieren, werden Kollektoren auf dem Dach unterschiedlich stark zur Sonne geneigt. Bei Heizungsunterstützung steiler, bei reiner Warmwasserbereitung flacher um entsprechend dem Sonnenstand im Frühjahr / Herbst (niedrig) bzw. Sommer (hoch) optimalen Wärmeertrag zu liefern.

2. Solarertrag von Photovoltaik Anlagen

Photovoltaik Module haben einen Wirkungsgrad zwischen knapp 10 und fast 20%. Das heißt, zwischen einem Zehntel und einem Fünftel der einfallenden Globalstrahlung wandelt ein Photovoltaik Modul in Stromertrag um. Der Wirkungsgrad von monokristallinen Photovoltaik Modulen ist dabei am höchsten mit 14 bis ca. 19% Stromertrag, gefolgt von polykristallinen Modulen mit 12 bis 14% Stromertrag und Dünnschichtmodulen mit 6 bis 11% Stromertrag.

Kenngröße für den Solarertrag eines Moduls ist seine Nennleistung, angegeben in Watt. Übliche Photovoltaik Module haben heute eine Nennleistung zwischen 200 und 400 Watt, gemessen an standardisierten Testbedingungen. Qualitativ hochwertige Photovoltaik Module zeichnen sich in Bezug auf den Stromertrag durch gutes Schwachlichtverhalten und positive Leistungstoleranz aus. Das heißt, dass das Modul seine angegebene Nennleistung / Stromertrag in jedem Fall erreicht und bei bedeckten Himmel der Wirkungsgrad und damit auch der Stromertrag des Photovoltaik Modul nur um wenige Prozentpunkte sinkt.

Ein Kilowattpeak Photovoltaik liefert ungefähr 100% des Solarertrag eines Quadratmeters

Strahlen in Deutschland pro Jahr im Durchschnitt rund 1055 kWh auf einen Quadratmeter ein, so benötigt man Photovoltaik Module mit 1.000 Watt Nennleistung (1 kWp), um einen Stromertrag zu erzielen, der annähernd dem Durchschnittswert der Globalstrahlung entspricht. Das heißt, mit 1 kWp Photovoltaik erzielt man pro Jahr einen Stromertrag von +950 kWh bei optimaler Ausrichtung und leistungsstarken Modulen.

Für eine genaue Berechnung des möglichen Solarertrag in ihrere Region wenden Sie sich am besten im Rahmen einer Solarberatung an einen örtlichen Fachbetrieb.

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Erfahrungen & Fragen zum Thema Solarertrag

Ertrag der Solarthermieanlage im Winter erhöhen

Eine Frage zu meiner Solaranlage: Kann ich im Winter den Ertrag steigern, indem ich die Zuheizung (Gas) möglichst lange ausgeschaltet lasse? Hintergrund: Meine Theorie ist, dass der Ertrag am höchsten ist, wenn die Temperaturdifferenz zwischen Speicher (das ist bei mir ein Brauchwassertank, ca. 1000 Liter) und Kollektor möglichst hoch ist. Wenn aber das Gas schon das Brauchwasser auf 45 Gras aufheizt, kann der Kollektor im Winter nicht mehr soviel dazupacken. Oder ist dieser Gedanke Quatsch?
Antwort von Killus-Technik

Im Prinzip ja.
Eine thermische Solaranlage bringt um so mehr kWh Ertrag, je niedriger die Temperatur am Kollektor sein kann, um die benötigte Temperaturdifferenz zum Wasser unten im Speicher von ca. 10 - 12 K zu erreichen. Das Wasser unten wird dann natürlich nicht so warm wie sonst, aber es wird für die Gastherme vorgewärmt, was Gas einspart.

Aber besser und sinnvoller als die Speichertemperatur insgesamt absinken zu lassen ist es, die Gasheizung bei einem 1000 Liter Warmwasserspeicher (Boiler) durch 2 Temperaturfühler so zu steuern, daß immer die gewünschte Menge Wasser im unteren Bereich des Solarwärmetauschers möglichst kühl bleibt.
Bei 1000 Litern ist es also vorteilhaft, von oben bei ca. 100 - 200 Litern einen Fühler zu haben, der etwa bei Unterschreitung von 55°C die Gastherme anspringen läßt.
Ein Fühler bei ca. 500 Liter (Mitte vom Speicher) schaltet bei erreichen von beispielsweise 55°C die Gastherme wieder aus.
Dann bleiben 500 Liter Wasser im unteren Bereich mit ca. 10 - 20°C.
Wirkt die Gastherme über einen Wärmetauscher nur oben im Speicher, ergibt sich der beschrieben Effekt sowieso und eine Zweipunktregelung wie beschrieben läßt die Therme weniger takten und erhöht so deren Effektivität, ohne den Komfort von gut warmem Wasser zu verlieren.

Ertrag einer Dachfläche bei 57° Ost und West Ausrichtung

Wieviel kWh pro kWp kann ich von einer Dachfläche 57° Ost und West Ausrichtung rechnen?
Antwort von Dieter Kauer

Im Bereich Südostniedersachsen ca. 20% Minderung also rd. 800kWh/kWp.

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