Solarertrag: Wie viel Strom erzeugt meine Solaranlage?

Wer sich eine Solaranlage zur Stromerzeugung installiert, fragt als Erstes nach dem möglichen Solarertrag. Wie viele Kilowattstunden sind jährlich zu erwarten und mit wie viel Solarertrag ist pro m2 zu rechnen? Erfahren Sie, warum der Solarertrag in Niedersachsen niedriger ist als in Baden-Württemberg und wie Sie den Solarertrag für Photovoltaik und für Solarthermie berechnen können.
Gina Doormann
Artikel von
Gina Doormann für www.solaranlagen-portal.com

Veröffentlicht am 23 Nov. 2023

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Solarertrag: Inhaltsverzeichnis

Was ist der Solarertrag?

Unter dem Solarertrag versteht man entweder den Stromertrag in Kilowattstunden (kWh), die eine Photovoltaik-Anlage pro Jahr erzeugt oder den Wärmeertrag einer Solarthermieanlage in kWh pro Jahr.

Strahlen in Deutschland pro Jahr im Durchschnitt rund 1.055 kWh auf einen Quadratmeter ein, so benötigt man Photovoltaikmodule 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 Solarmodulen.

Solarenergie und Solarthermie: Was ist der Unterschied im Solarertrag?

Photovoltaik, Solarenergieanlage und Solarthermie: Wer sich bisher nicht intensiv mit regenerativen Energien beschäftigt hat, lässt sich von diesen Begrifflichkeiten leicht verwirren. Dabei ist die Unterscheidung simpel. Photovoltaik nutzt die Kraft der Sonne zur Stromerzeugung. Die Umwandlung von Sonnenenergie in Solarstrom findet in den Solarzellen durch den Photoeffekt statt. Die Solarzellen werden zu Modulen verbunden und sind meist auf einem Dach oder einer Freifläche installiert.

Unter Solarthermie versteht man hingegen die Umwandlung von Sonnenenergie in Wärme. Diese wird zum Heizen genutzt, oder um Wasser zu erhitzen. Auch hier befinden sich die Sonnenkollektoren meistens auf einem Dach. Die Kollektoren enthalten eine spezielle Solarflüssigkeit, die durch die Sonnenstrahlen erwärmt und über eine Pumpe in den Hauskeller transportiert wird. Der Wärmetauscher übernimmt anschließend die Erhitzung von Frisch- oder Heizungswasser.

Wie wird der Solarertrag berechnet?

Exkurs: Solarertrag von Solarthermieanlagen

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 VDI 6002. Laut dieser Norm ist von dem Wärmeertrag eines Solarkollektors pro Jahr von etwa 500 W/qm auszugehen. Das heißt, knapp die Hälfte der einfallenden Globalstrahlung (im Mittel 1.055 kWh/qm) eines Jahres wandelt ein Solarthermie-Kollektor in Wärmeertrag um.

Verschiedene Hersteller von Solarthermie-Anlagen wie beispielsweise Buderus und Vaillant geben in ihren Datenblättern oftmals diesen Solarertrag als Mindest-Wärmeertrag 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 einer Solaranlage

Bei Solarthermie-Anlagen kann es sein, dass der Kollektor noch Energie liefert, auch wenn der Solarspeicher 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.

Wie berechne ich den Ertrag einer Solarthermie-Anlage?

Die Faustformel lautet:

Durchschnittliche Globalstrahlung von 1.000 Watt (W) pro Quadratmeter x Wirkungsgrad von 75 Prozent. Allerdings wird diese maximale Kollektorleistung von 750 w/qm in der Regel nicht erreicht. 

Um den tatsächlichen Kollektorertrag für sich zu berechnen, ist diese Formel sinnvoll:

Kollektorleistung (kW) x jährliche Sonnenstunden (h) = jährlicher Kollektorertrag (kWh pro qm)

Wovon hängt der Solarertrag ab?

Der Solarertrag von Photovoltaikanlagen hängt von verschiedenen Faktoren ab. Wichtig zu wissen ist in diesem Zusammenhang, dass der Tagesertrag, im Gegensatz zum Jahresertrag, nur eine sehr begrenzte Aussagekraft besitzt. Bei einer Solaranlage mit 10 kWp kann man im Mittel von einem Jahresertrag in Höhe von etwa 10.000 kWh Strom ausgehen.

Der erste Faktor, der sich gravierend auf den Solarertrag auswirkt, ist die Leistung der Anlage in Kilowatt Peak (kWp). Um einen besseren Stromertrag zu erhalten, sind hier grundsätzlich mehr Module und/oder ein besserer Wirkungsgrad notwendig. Folglich ist es dem Solarertrag zuträglich, wenn möglichst viel der Dachfläche mit Solarmodulen belegt ist.

Was für den Solarertrag ebenfalls eine große Rolle spielt, sind Dachneigung und Ausrichtung des Daches

Die folgende Grafik zeigt den Einfluss des Neigungswinkels und der Dachausrichtung auf die Ertragsintensität.

Grafik Dachausrichtung der Solaranlage

Erträge der Solaranlage nach Neigung und Ausrichtung des Daches. Grafik: Solaranlagen-Portal.com

Hier wird deutlich, dass eine Südausrichtung des Daches beziehungsweise der Fassade den höchsten Solarertrag bringt. Je nördlicher die Ausrichtung wird, umso leistungsschwächer ist die Sonneneinstrahlung. Daher ist es sinnvoll, eine möglichst südliche Ausrichtung von Solaranlagen anzustreben. Solarmodule, die nach Osten und nach Westen ausgerichtet sind, bieten ebenfalls gute Voraussetzungen. Denn in diesem Fall können Sie die intensive Morgen- und Abendsonne nutzen.

Neben der Ausrichtung ist auch die Neigung relevant. Auch diesen Effekt bildet die obige Grafik ab: Je flacher der Einfallswinkel der Sonnenstrahlung, desto höher ist der Wirkungsgrad. Weiterhin kommen hier die Jahreszeiten ins Spiel. Im Sommer ist der Einstrahlwinkel steiler und eine flachere Dachfläche maximiert den Solarertrag. Im Winter hingegen ist die Sonnenstrahlung flacher, weil die Sonne tiefer steht. Dementsprechend hat in der kalten Jahreszeit ein steilerer Winkel der Solarmodule mehr Potential. 

Wie bereits erwähnt, ist die Globalstrahlung die Grundlage für den Solarertrag. Laut dem Deutschen Wetterdienst ist die Globalstrahlung die gesamte am Erdboden ankommende solare Strahlung. Sie besteht aus der Direkt- und der Diffusstrahlung.

Verschattung wirkt sich sehr ungünstig auf den Solarertrag aus. Vor allem bei der Reihenschaltung von Solarmodulen zeigt sich die Einbuße. Denn das leistungsschwächste, also in diesem Fall das verschattete Modul, gibt die Leistung für alle weiteren vor. Falls möglich, sollte jede Verschattung der Module vermieden werden. Das sollte bei der Planung berücksichtigt werden.

Was ebenfalls eine Kenngröße für den Solarertrag ist, ist der Wirkungsgrad. Hier ist zum einen der Modulwirkungsgrad zu nennen. Der im Datenblatt genannte Wert ist dabei immer ein Nennwirkungsgrad, der die optimale Leistung unter genormten Bedingungen (“STC”) beziffert. Der Wirkungsgrad polykristalliner Module liegt bei etwa 14 bis 20 Prozent und der von monokristallinen Modulen bei etwa 16 bis 22 Prozent. Allerdings ist die Tendenz beim Wirkungsgrad stetig steigend. Fast ebenso wichtig wie der Wirkungsgrad der Module ist der des Wechselrichters. Dieser Wert liegt bei etwa 96 bis 98 Prozent. 

Durch nachträgliches Photovoltaik-Repowering lässt sich die Effizienz erhöhen.

Ein ebenso wichtiger Faktor für den Solarertrag ist der Standort der Photovoltaikanlage. Denn der konkrete Solarertrag ist von Region zu Region unterschiedlich. Mit diesem Aspekt befasst sich der folgende Abschnitt daher ausführlich.

Solarertrag an verschiedenen Standorten

Karte: Solar-Energiepotenzial Deutschland

Energiepotenzial der Photovoltaik in Deutschland | Grafik: © 2020 The World Bank, Source: Global Solar Atlas 2.0, Solar resource data: Solargis

Innerhalb Deutschlands herrschen für den Jahresertrag an Energie ganz unterschiedliche Voraussetzungen. Die folgende Tabelle gibt Ihnen Auskunft über einen möglichen Stromertrag. Die Globalstrahlung ist je nach Standort unterschiedlich. Mithilfe der Karten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) erhält man einen Überblick in Globalstrahlung nach kWh pro m2 in verschiedenen Orten. Es wird schnell deutlich, dass der Solarertrag in Schleswig-Holstein beziehungsweise Norddeutschland deutlich niedriger als der Solarertrag in Bayern ist.

Die folgende Tabelle gibt anhand der DWD-Daten einen Überblick über die mögliche Energie aus Sonnenstrahlung. Die verwendeten Karten beziehen sich auf den Monat Juli 2022 und den Monat Januar 2023. So wird anhand der Kenngröße auch der Unterschied an Sonnenstrahlung zwischen Sommer und Winter deutlich. 

StadtJuli 2022 (kWh/qm)Januar 2023 (kWh/qm)
Hamburg166 bis 17016 bis 20
Berlin181 bis 18516 bis 20
Dortmund176 bis 18016 bis 20
Erfurt181 bis 18521 bis 25
Görlitz181 bis 18516 bis 20
Mainz196 bis 20016 bis 20
Nürnberg191 bis 19521 bis 25
Passau201 bis 20521 bis 25
Konstanz216 bis 22026 bis 30
München201 bis 20526 bis 30

(Datenquelle: DWD Deutscher Wetterdienst)

Welchen Einfluss hat der Standort der Solarmodule auf die Wirtschaftlichkeit?

Wie in der Tabelle angegeben, wirkt sich die Region, in der die Solaranlage installiert ist, auf die Erträge aus. Die folgende Berechnung zeigt, anhand des Ertrags im Sommer, im Juli, welchen Einfluss die regionale Lage auf den Solarertrag hat. Als Beispielstädte dienen das nördlich gelegene Hamburg und das südlich gelegene München.

Zur Berechnung: Etwa 6 qm sind pro Kilowatt Peak Leistung notwendig.

Unsere Beispielanlage hat 10 kWp. Das entspricht also etwa 60 qm.

  • In Hamburg gibt es im Sommer etwa 168 kWh/qm. 168 kWh*60 qm = 10.080 kWh pro Jahr. Das erscheint etwas viel für die nördliche Lage. 
  • In München gibt es im Sommer etwa 203 kWh/qm. 203 kWh * 60 qm = 12.180 kWh pro Jahr. 

Diese Art zu rechnen, könnte insgesamt etwas ungenau werden. Sehr genaue Daten über den Stromertrag der Module bietet hingegen der Ertragsrechner PVGIS. Hier zeigt sich, dass der Stromertrag in Hamburg bei rund 9.553 kWh im Jahr liegt. Pro Monat sind es im Juli 1.217 kWh und im Januar rund 260 kWh. In München liegt der Stromertrag bei rund 10.780 kWh im Jahresverlauf. Im Monat Juli sind es 1.250 kWh und im Januar 492 kWh.

Hamburg

 Mit Speicher (5 kWh)
Jahresstromverbrauch (4-köpfige Familie, Einfamilienhaus)5.000 kWh
Eigenverbrauch33 %
Autarkiegrad63 %
Anschaffungskosten gesamt (netto)20.640 EUR
Einsparung ggü. Netzstrom/Jahr (43 Cent/kWh, Stand April 2023)1.142 bis 1.915 EUR/Jahr
Einspeisevergütung (8,2 Cent/kWh)442 bis 499 EUR/Jahr
Stromgestehungskosten30 Cent/kWh
PV Ertrag / Überschüsse nach 20 Jahren14.906 EUR

(Datenquelle: Ertragsrechner der Stiftung Warentest)

München

 Mit Speicher (5 kWh)
Jahresstromverbrauch (4-köpfige Familie, Einfamilienhaus)5.000 kWh
Eigenverbrauch33 %
Autarkiegrad63 %
Anschaffungskosten gesamt (netto)20.640 EUR
Einsparung ggü. Netzstrom/Jahr (43 Cent/kWh, Stand April 2023)1.289 bis 2.162 EUR/Jahr
Einspeisevergütung (8,2 Cent/kWh)499 bis 563 EUR/Jahr
Stromgestehungskosten30 Cent/kWh
PV Ertrag / Überschüsse nach 20 Jahren20.636 EUR

(Datenquelle: Ertragsrechner der Stiftung Warentest)

Es wird klar: Der Wirkungsgrad der PV-Module ist im Süden, bei intensiverer Solarstrahlung, deutlich besser. Die Lage gehört somit zu den wichtigsten Einflussfaktoren für den Stromertrag.

Nutzen Sie unseren Ertragsrechner, um schnell und einfach zu erfahren, wie hoch Ihre Einspeisevergütung ist und viele Stromkosten Sie mit Ihrer Solaranlage sparen können.

Solarertrag pro Zeiteinheit (Jahr, Monat,Tag)

Der Solarertrag ist an jedem Tag und zu jeder Jahreszeit unterschiedlich. Dabei ist der Wert in der Regel zwischen Mai und Juli am besten. Im Winter ist er hingegen aufgrund der geringeren Strahlungsintensität rückläufig. 

Die folgende Tabelle gibt einen Überblick. Als Beispiel dient wieder unsere 10-kWp-Anlage in München. 

JahreszeitErtrag
Frühling (März, April, Mai)ca. 3.262 kWh
Sommer (Juni, Juli, August)ca. 3.601 kWh
Herbst (September, Oktober, November)ca. 2.303 kWh
Winter (Dezember, Januar, Februar)ca. 1.613 kWh

(Datenquelle und Berechnung: Photovoltaic Geographical Information System)

In den Wintermonaten ist die Sonnenausbeute am geringsten, während sie im Herbst noch moderat ist. Frühling und Sommer sind hingegen die ergiebigsten Jahreszeiten.

Im Tagesverlauf ist zu jeder Jahreszeit der höchste Solarertrag in den Mittagsstunden zu erwarten, da der Einstrahlwinkel am steilsten ist. Da aber statistisch betrachtet der höchste Stromverbrauch in den Morgen- und Abendstunden stattfindet, ist es schon bei der Planung sinnvoll, einen Stromspeicher vorzusehen, um den Solarstrom auch zeitversetzt nutzen zu können.

Wie berechnet sich der Photovoltaik-Ertrag?

Genau wie bei der Solarthermieanlage interessiert es natürlich auch für eine Photovoltaik-Anlage, wie man den Solarertrag berechnen kann.

Hierfür gilt folgende Faustformel:

Anlagenleistung in kWp * Ausrichtungsfaktor * 1.000 kWh pro kWp = Solarertrag

Doch was ist der Ausrichtungsfaktor?

Er ergibt sich aus der Abweichung von der idealen Südausrichtung. Diese hat den Faktor 1. Osten und Westen haben den Faktor 0,8 und Norden hat den Faktor 0,5. 

Sie wollen es ganz genau wissen? Dann lassen Sie Ihre Solarerträge vom Profi berechnen:

Wie berechnet man den Solarertrag?
Die Faustformel für Photovoltaik lautet: Anlagenleistung in kWp * Ausrichtungsfaktor * 1.000 kWh pro kWp = Solarertrag
Wie hoch ist der durchschnittliche PV-Ertrag einer Solaranlage?
Im Schnitt sagt man, in Deutschland liegt der durchschnittliche Solarertrag bei 1.000 Kilowattstunden pro 1 Kilowattpeak Leistung.
Wie viel bekommt man für 1 kWh Solarstrom?
Bei Überschusseinspeisung liegt die Einspeisevergütung seit Juli 2022 bei 8,6 Cent pro Kilowattstunde.
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