Photovoltaik-Leistung pro m2 und Ertrag
Bei der Anschaffung einer Solaranlage gehört die Photovoltaik-Leistung pro m2 zu den wichtigsten Vorüberlegungen. Wie viele Solarmodule muss ich installieren, um den gewünschten Ertrag zu erwirtschaften und den Strombedarf meines Haushalts zu decken? Wie viele Quadratmeter Dachfläche benötige ich für die Module? Antworten auf diese und mehr Fragen zum Thema Photovoltaik-Leistung pro m2 findest du in diesem Artikel.Wovon hängt die Photovoltaik-Leistung pro m2 ab?
Um herauszufinden, welche Leistung du mit einer Photovoltaikanlage auf deinem Dach erreichst und wie viel Strom du erzeugen kannst, sind neben der Wahl der Anlage noch weitere Standortfaktoren von Bedeutung.
Folgende Faktoren beeinflussen die Leistung deiner PV-Anlage:
- Verschattung
- Neigung des Daches
- Jahreszeit, Tagesverlauf
- Ausrichtung des Daches
- Wirkungsgrad der Anlage
- Standort und Sonneneinstrahlung
- Modell der Module und des Wechselrichters
Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad einer Solaranlage gibt an, wie viel der auftreffenden Sonneneinstrahlung die Module in Strom umwandeln können. Die für private Solaranlagen am besten geeigneten Module verwenden entweder polykristalline oder monokristalline Solarzellen. Diese haben derzeit einen Wirkungsgrad zwischen 13 und 20 Prozent, was mit Blick auf die Leistung der PV-Anlage einen großen Unterschied ausmachen kann. Mehr zur Funktionsweise von Photovoltaikmodulen und zum Unterschied zwischen polykristallinen und monokristallinen Zellen erfährst du in unserem Ratgeber zu Photovoltaik-Modulen.
Ausrichtung und Neigung des Daches
Die Ausrichtung und Neigung des Daches, auf dem du eine Solaranlage platzieren willst, spielt ebenfalls eine große Rolle – und zwar weniger in Hinblick auf die mögliche Leistung, sondern auf den Zeitpunkt der Energieerzeugung. Eine Photovoltaikanlage auf einem Süddach fängt den größten Teil der intensiven Mittagsstrahlung der Sonne ein. Gleichzeitig fällt die genutzte Strahlung vormittags und nachmittags geringer aus.
Ein nach Osten und Westen ausgerichtetes Dach empfängt dagegen sowohl vormittags als auch nachmittags Sonneneinstrahlung und erzeugt damit über den ganzen Tag hinweg Energie – und zwar dann, wenn der Haushalt üblicherweise auch am meisten Energie benötigt. Die Energie, die sofort selber verbraucht wird, muss nicht gespeichert oder ins öffentliche Netz abgeleitet werden. Zudem bieten eine nutzbare Ost- und Westseite mehr Fläche, sodass die Anlage größer ausfallen kann. Je nach Neigung der Module und dem Stand der Sonne können die Lichtstrahlen besser oder schlechter umgewandelt werden. Idealerweise sollte der Neigungswinkel des Daches daher zwischen 30 und 45 Grad liegen.
Aufgrund der gestiegenen Wirkungsgrade der PV-Anlagen eigenen sich heute alle Dachrichtungen zur PV-Nutzung. Selbst Norddächer mit einer Steigung bis maximal 20 Grad werden bei heutigen Wirkungsgraden immer häufiger zur Gewinnung von Solarenergie genutzt.
Verschattung
Wie viele Quadratmeter an Photovoltaikmodulen du auf deinem Dach anbringen kannst, hängt vom Platz auf deinem Dach, der Himmelsrichtung der Dachseiten sowie von möglicher Verschattung ab. Schornsteine, Dachfenster und Gauben minimieren den verfügbaren Platz und sorgen bei ungünstiger Position sogar dafür, dass Schatten auf die Solarzellen fällt. Nachbarhäuser oder große Bäume können ebenfalls Verschattung verursachen und damit die nutzbare Fläche des Daches und den Ertrag der PV-Anlagen verringern.
Herstellung und Art der Module und des Wechselrichters
Je nach Modell und Hersteller von Solarmodulen und Wechselrichter variiert auch die Leistung deiner Photovoltaikanlage: Neben der Entscheidung für monokristalline oder polykristalline Zellen wirken sich auch die Herstellungsart und Größe der Module auf die Leistung aus. Die Leistung der Module wird in Wattpeak (WP) angegeben und beschreibt, wie viel Wattstunden Strom das Modul unter idealen Testbedingungen innerhalb einer Stunde produzieren kann. Ein Modul mit einer Leistung von 350 Wattpeak erzeugt also in einer Stunde maximal 350 Wattstunden (350 Wh bzw. 0,35 kWh).
Da die tatsächlichen Bedingungen auf dem Dach eines Hauses nicht an die im Labor festgestellte Peak-Zahl herankommen, musst du immer mit einer etwas geringeren realen Leistung der Photovoltaikanlage rechnen. Wechselrichter, die den Gleichstrom der Solaranlage in Wechselstrom umwandeln, gibt es ebenfalls in verschiedenen Ausführungen: Ihr Wirkungsgrad liegt heute je nach Modell zwischen 95 und 98 Prozent.
Standort und Sonneneinstrahlung
Neben den Voraussetzungen deines Daches und der Auswahl von Solarmodulen und Wechselrichter entscheiden auch der Standort und die Sonneneinstrahlung über die Photovoltaik-Leistung pro m2.
Während eine PV-Anlage in Spanien wesentlich ertragreicher ist als eine Anlage in Norwegen, gilt dies auch innerhalb Deutschlands: In Bayern strahlt die Sonne im Verlauf eines Jahres mit einer Energie von etwa 1.100 Kilowattstunden pro m2. In Schleswig-Holstein dagegen werden pro Jahr nur 900 Kilowattstunden pro m2 gemessen. Darüber hinaus entfallen etwa 70 Prozent der Stromproduktion auf den Sommer und nur 30 Prozent auf den Winter.
Die Photovoltaik-Leistung pro m2 ist somit auch standort- und jahreszeitenabhängig. Im Norden musst du mit einem geringeren Stromertrag im Jahr rechnen als im Süden. Im Winter wird die Stromproduktion vom Dach nicht ausreichen, alle Stromanwendungen zu decken, es wird Strom aus dem öffentlichen Netz hinzugekauft werden müssen. Wenn du die Photovoltaik-Leistung deiner Anlage pro m2 berechnen willst, solltest du mit deinem Solarberater zusammen diese Faktoren berücksichtigen.
Wie berechnet sich die Photovoltaik-Leistung pro m2?
Die Photovoltaik-Leistung einer Solaranlage wird in Kilowattpeak angegeben – der Wert beschreibt die maximale Leistung der Anlage unter Testbedingungen. Als ein ungefährer Richtwert kannst du davon ausgehen, dass eine Photovoltaikanlage mit 1 Kilowattpeak in Deutschland circa 800 bis 1.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugt. Abhängig von deinen Modulen und den oben genannten Faktoren erzielst du eine solche Photovoltaik-Leistung auf einer Fläche von etwa 6 bis 8 m2.
Dies kannst du wie in folgendem Beispiel ausrechnen: Hast du beispielsweise Solarmodule mit einer Länge von 1,72 m und einer Breite von 1,13 m würde jedes Modul circa 1,94 m2 Dachfläche in Anspruch nehmen. Nun kannst du mit der angegebenen Leistung des Moduls berechnen, wie viele dieser Module du für eine Anlage mit 1 Kilowattpeak benötigst. Für dieses Beispiel-Modul beträgt die Nennleistung 405 Watt (W):
1.000 W (entspricht 1 kWp) / 405 W ≈ 2,47 Module
Für eine ungefähre Leistung von 1 Kilowattpeak sind also etwa 2,47 der Beispiel-Module nötig. Da sich keine halben Module installieren lassen, musst du also drei solcher Solarmodule auf deinem Dach installieren. Das Dreifache der Fläche pro Modul (1,94 m2) ergibt dann eine benötigte Dachfläche von 5,82 m2. Dies entspricht tatsächlich in etwa dem bereits erwähnten unteren Richtwert von 6 m2 pro 1 Kilowattpeak.
Wichtiger Hinweis
Unter realen Bedingungen erreichen die Module ihre Nennleistung in der Regel nicht. Deshalb solltest du bei der Planung immer etwas großzügiger rechnen. Würdest du Module mit einer niedrigeren Nennleistung wählen, müsstest du dementsprechend auch mit einer höheren Anzahl von Modulen und einer größeren Quadratmeter-Zahl für die gewünschte Leistung rechnen.
Wie viel Leistung deckt deinen Strombedarf?
Wie viel Leistung bzw. welche Anlagengröße du benötigst, hängt maßgeblich von deinem individuellen Strombedarf ab. Frag dich zunächst, welches Ziel du mit der Photovoltaikanlage verfolgst. Möchtest du zum Beispiel eine möglichst große Autarkie vom restlichen Strommarkt erreichen, den Großteil deines Haushalts mit grünem Strom versorgen oder deinen Verbrauch lediglich teilweise mit Solarstrom decken?
Gehe bei der Entscheidung für eine Anlage folgendermaßen vor:
- Eigenen Stromverbrauch nachsehen
- Eignung des Daches feststellen
- Nutzbare Fläche ausrechnen
- Richtige Ausstattung wählen
Der individuelle Strombedarf deines Haushalts bildet den Ausgangspunkt für alle Kalkulationen. Ein 3-Personen-Haushalt verbraucht im Schnitt 3.500 Kilowattstunden Strom pro Jahr. Möchtest du mit der Leistung deiner Photovoltaikanlage an diesen Wert herankommen, benötigst du eine Anlage mit mindestens 3,5 Kilowattpeak. Ziehen wir nochmals die Module aus dem obigen Rechenbeispiel heran (3.500 W / 405 W = 8,64), benötigst du neun Module, um auf ungefähr 3,5 Kilowattpeak zu kommen. Mit den oben angegebenen Beispielmaßen entspräche dies einer Fläche von etwa 17,5 m2.
Eine besonders hohe Autarkie wirst du mit dieser Solaranlage allerdings kaum erreichen können. Zunächst basiert die Kalkulation auf der Spitzenleistung der Anlage unter Testbedingungen. In Wirklichkeit wird die Leistung deiner Anlage wahrscheinlich unter dem Nennwert von 405 Watt pro Modul zurückbleiben. Es lohnt sich daher, großzügiger zu rechnen und anstelle von neun beispielsweise zehn Module zu installieren.
Darüber hinaus sind dein Tagesablauf und der deiner Familie entscheidend: Die meisten Haushalte verbrauchen tagsüber nur wenig Strom, dagegen aber morgens und abends recht viel, wenn alle Familienmitglieder zu Hause sind. Der Solarstrom wird jedoch – auch in Abhängigkeit der Ausrichtung deines Daches – tagsüber und überwiegend in den Mittagsstunden produziert.
Die Photovoltaik-Leistung pro m2 wird zusätzlich davon beeinflusst, dass deine Anlage an sonnigen Tagen und im Sommer deutlich mehr Strom erzeugt als an stark bewölkten Tagen und im Winter. Deine Stromproduktion unterliegt also witterungs- und jahreszeitabhängigen Schwankungen.
Es ist also in diesem Beispiel sinnvoll zu prüfen, ob nicht noch mehr Platz auf dem Dach als die hier angenommenen 17,5 m2 genutzt werden können, um über das ganze Jahr gesehen einen möglichst hohen Eigenverbrauch bzw. eine möglichst hohe Autarkiequote zu erreichen. Auch zukünftig geplante Stromanwendungen wie E-Mobility und Wärmepumpe sind gut mit dem selbst produzierten Strom bedient.
Den Eigenverbrauch mit der eigenen PV-Anlage abzudecken, macht generell Sinn. Die Marktkosten für einzukaufenden Strom sind heute wesentlich höher als die Einspeisevergütungen, du erreichst Autarkiequoten mit der reinen PV-Anlage von bis zu 30 %. Ein Stromspeicher erhöht deine Eigenverbrauchs- und damit auch deine Autarkiequote deutlich. Eine bis zu 70-prozentige Autarkiequote wird auf diese Weise möglich. Mit einem an deine Solaranlage angeschlossenen Stromspeicher kannst du deinen Solarstrom speichern und erst dann nutzen, wenn du ihn wirklich benötigst. Dadurch gewinnst du ein zusätzliches Maß an Unabhängigkeit und musst weniger auf den teureren Strom aus dem allgemeinen Netz zurückgreifen. Einen Stromspeicher kannst du direkt zusammen mit deiner Photovoltaikanlage installieren oder später nachrüsten. Unsere Ratgeber zum Thema Stromspeicher und Stromspeicher nachrüsten erklären, wie das Gerät funktioniert und warum sich die zusätzliche Anschaffung auszahlt.
Aber auch bei Einbindung eines Stromspeichers und maximaler Ausschöpfung vorhandener Dachflächen wird eine vollständige Autarkie bei üblichen Rahmenbedingungen nicht erreichbar. Ziel ist aber immer, die Unabhängigkeit vom öffentlichen Strommarkt zu vergrößern.
Deinen überschüssigen Strom speist du in das öffentliche Stromnetz ein und erhältst dafür eine Einspeisevergütung. Vor Kurzem wurde die Einspeisevergütung zum ersten Mal seit ihrer Einführung angehoben – und zwar differenziert nach Eigenverbrauch und Volleinspeisung. Aufgrund der geänderten Einspeisevergütungen kann es bei ausreichend zur Verfügung stehender Dachfläche sinnvoll werden, PV-Einheiten deren Stromproduktion über den Eigenverbrauch hinaus geht im Marktstammdatenregister zur Volleinspeisung anzumelden. Stimme dich mit deinem Solarberater ab.
Fazit: Wie viel m2 Fläche brauche ich für meine Solaranlage?
Die erforderliche Fläche für deine Solaranlage und deine Photovoltaik-Leistung pro m2 hängen von verschiedenen Faktoren ab. Neben deinem individuellen Strombedarf gilt es, die optimale Beschaffenheit der Module für deinen Standort und die Gegebenheiten auf dem Dach deines Hauses aufeinander abzustimmen.
Erfahrene Solarberater können die Bedingungen an deinem Standort und deine Bedürfnisse genau einschätzen. Mithilfe von geeigneter Software kalkulieren sie die benötigte Fläche und Leistung. Nimm bei Interesse jederzeit Kontakt zu unseren Solar-Experten auf! Wir beraten dich gern und erstellen ein individuelles Angebot für dein Solar-Projekt!
Die exakte benötigte Fläche in m2 für 1 Kilowattpeak hängt von verschiedenen Faktoren ab – etwa von der Art der Module und den individuellen Standortbedingungen. Als Faustformel gelten 6 bis 8 m2 als ausreichende Fläche für eine Anlage mit 1 Kilowattpeak. Anhand der Maße und Nennleistung deiner gewählten Module kannst du errechnen, wie viele Module (und damit wie viele Quadratmeter) du für 1 Kilowattpeak benötigen. Beachte dabei jedoch, dass die Leistung von PV-Anlagen in der Realität meist etwas geringer ausfällt als ihre unter Standardbedingungen ermittelte Nennleistung. Rechne am besten großzügig!
Unsere Beispielrechnung zeigt, dass für eine Anlage mit 1 Kilowattpeak Leistung ungefähr 6 bis 8 m2 Fläche benötigt werden – je nach Anlagenmodell und anderen Bedingungen. Demnach erfordert eine Solaranlage mit 5 Kilowattpeak etwa 30 bis 40 m2. Eine genaue Bestimmung der benötigten Dachfläche ist jedoch nur unter Einbezug der individuellen Begebenheiten vor Ort möglich. Nimm gerne Kontakt zu uns auf und lass dich von uns beraten!