Der Winter und die Photovoltaikanlage
Auch wenn gefühlt im Winter die Sonne nie scheint, steht doch niemand im Dunkeln. Es ist also durchaus Licht vorhanden, und damit auch die Grundvoraussetzung für eine Photovoltaikanlage, die Strom erzeugen soll. Es steht außer Frage, dass der PV-Ertrag einer Photovoltaikanlage im Winter geringer ist – aber keine Solaranlage wird nur im Winter betrieben, und für die Sommermonate abgebaut. Die Gesamtrechnung des Photovoltaik Ertrags (im Jahresverlauf) betrachtet also immer Sommer und Winter zusammen. Doch wie gut funktioniert Photovoltaik auch ohne direkte Sonnenstrahlung im Winter bei winterlichen Temperaturen?
Photovoltaik im Winter: Sind Solaranlagen auch ohne Sonne wirtschaftlich?
Durch die kürzeren Tage in den Herbst- und Wintermonaten – und damit die geringere Anzahl an Sonnenstunden – wird der PV-Ertrag im Winter tatsächlich beeinträchtigt, den die Solaranlage leistet.
Das liegt in erster Linie daran, dass im Winter der Himmel meist bedeckt ist. Doch eines sei gesagt: Die winterliche Temperatur ist bei dieser Betrachtung zweitrangig. Doch weshalb produziert die Photovoltaikanlage im Winter und zur Winterzeit immer noch Solarstrom? Wärmestrahlung liegt im Mikrowellenbereich, die entscheidend dafür ist, wie viele Grad Celsius am Morgen auf Ihrem Thermometer stehen. Sie ist aber nicht wesentlich für den Ertrag der Photovoltaikanlage in einem Wintermonat.
Die PV-Anlage nutzt das Licht im Winter, um Solarstrom zu generieren. Wer also Photovoltaik im Winter betreiben will, sollte nicht auf die Temperatur schauen, sondern nach oben: wenn der Himmel auch in der dunklen Jahreszeit klar und blau ist, dann bringt die PV-Anlage im Winter einen hohen Solarertrag – egal, wie kalt es draußen ist.
Solaranlage im Winter wirtschaftlich betreiben: Die Dimensionierung muss für das ganze Jahr betrachtet werden
Wenn Sie eine Photovoltaikanlage kaufen wollen, ist die Dimensionierung der PV-Anlage eine der ersten Fragen, die beantwortet werden müssen. Dabei entscheiden Sie selbst den Grad der Autarkie: Wollen Sie das ganze Jahr über, auch im Winter, möglichst viel eigenen Solarstrom nutzen oder suchen Sie einen gesunden Kompromiss?
Wenn Sie nach völliger Unabhängigkeit mit Photovoltaik streben, dann klingt es zunächst plausibel, die Photovoltaikanlage so zu konzeptionieren, dass sie auch an den dunkelsten Tagen der kalten Jahreszeit genügend Energie für Ihren Energiebedarf produziert. Kommen dann die heißen Sommermonate, produziert Ihre PV-Anlage naturgemäß überschüssigen Strom.
Inkrafttreten des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG)
Mit dem Inkrafttreten des Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wurde jedem Betreiber einer Solaranlage die Möglichkeit gegeben, den produzierten Solarstrom ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen, und dafür eine Vergütung zu erhalten.
Die komplette Strommenge einzuspeisen ist jedoch meist keine Lösung, denn die Vergütung rechtfertigt kaum die Anschaffungskosten einer in solcher Weise dimensionierten Solaranlage. Es empfiehlt sich den Eigenverbrauch des Solarstroms so hoch wie möglich zu halten. Hier helfen Ihnen intelligente Lösungen und nicht zuletzt wir von Energieversum.
Heizen mit einer Photovoltaikanlage im Winter – Kombination einer Wärmepumpe mit Photovoltaik
Direktes Heizen mit Photovoltaik ist keine gute Lösung, denn der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage reicht dafür nicht aus. Photovoltaik wandelt nur zirka ein Fünftel der im Sonnenlicht enthaltenen Energie in elektrischen Strom um. Mit elektrischem Strom wiederum zu heizen, ist ineffizient und daher nicht zu empfehlen.
Besser geeignet ist dafür eine Wärmepumpe; sie kann der Umgebung Ihres Hauses – sei es Luft, Wasser, oder der Erdboden – vorhandene Wärme entziehen. Dazu wird das Prinzip Ihres haushaltsüblichen Kühlschranks umgekehrt. Das Kältemittel, dass während des Verdampfungsprozesses Temperaturen weit unter dem Gefrierpunkt besitzt, wird durch die Umgebung moderat erwärmt.
Bei der nachfolgenden Kompression wird diese Wärmeenergie für die Heizung Ihres Wohnraums nutzbar gemacht. Für Ihren Energiehaushalt wird lediglich Strom für Pumpen und Kompressor benötigt, der wiederum über die Solaranlage erzeugt werden kann.
Nutzung von Solarthermie
Bei der Solarthermie werden ebenfalls Kältemittel verwendet, die durch die direkte Sonneneinstrahlung erwärmt werden. Allerdings wird hier der Kreislauf nicht durch elektrische Pumpen am Laufen gehalten, sondern erhält sich selber durch die Gravitation und die unterschiedliche Dichte der Kältemittel in ihren jeweiligen Aggregatszuständen.
Dies reicht zwar nicht aus, um Wohnräume zu heizen, eignet sich aber hervorragend, um Warmwasser zur Verfügung zu stellen. Wasser über Photovoltaik elektrisch aufzuheizen, würde im Vergleich dazu bereits einen Großteil Ihrer Photovoltaikanlage für diesen Zweck binden.
Der im Sommer erzeugte Strom kann in eine Photovoltaik Cloud
Wenn Sie möglichst hohe Autarkie wünschen, erzeugt Ihre PV-Anlage mit Speicher im Sommer vermutlich überschüssigen Strom. Diese Sonnenenergie können Sie mit einer Cloud – also einem virtuellen Stromkonto – „speichern“, um im Winter von Ihrem Cloud-Guthaben zu profitieren. Sie erhalten dann also keine Einspeisevergütung nach EEG, sondern schicken den Strom in die Cloud, um das Guthaben zu füllen.
Durch eine Strom-Cloud können Sie die im Sommer angesparte Energie in den Wintermonaten verwenden, um dann Ihren Energiebedarf im Winter zu decken. Ob es wirtschaftlich sinnvoller ist, eine PV-Cloud zu integrieren, oder doch die Einspeisevergütung zu kassieren und ein Stromdefizit über einen klassischen Stromtarif auszugleichen, ist eine individuelle Rechenaufgabe.
Photovoltaik im Winter: Was sonst noch bei einer Photovoltaikanlage zu beachten ist
Bei der Berechnung der Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage ist grundsätzlich zu bedenken, dass die Kilowattstunde Strom, die aus dem täglichen Bedarf durch Photovoltaik gedeckt werden kann, wertvoller ist, als diejenige, die ins öffentliche Netz eingespeist wird.
Achten Sie außerdem auf eine ideale Ausbeute. Für die Montage einer Photovoltaikanlage soll die optimale Dachneigung ausgenützt werden. Wenn dieser Winkel zu weit vom Ideal entfernt ist, kann er durch Aufständerung der Solarmodule noch nachgebessert werden.
Der optimale Neigungswinkel für ein Solarmodul ist grundsätzlich erreicht, wenn die Paneele möglichst senkrecht zum Sonnenverlauf stehen. In schneereichen Regionen ist jedoch zusätzlich zu bedenken, dass der Aufstellwinkel der Solarmodule möglichst steil sein sollte, damit sich im Winter keine dichte Schneeschicht auf den Paneelen bildet.
Sollte man die PV-Anlage im Winter von Schnee befreien?
Ist die Photovoltaikanlage im Winter vollständig mit Schnee bedeckt, produziert sie aufgrund der Schneedecke keinen Strom mehr. Obschon es für die meisten Menschen naheliegt, die Solarmodule freizuräumen, raten wir davon ab. Unsere Module sind winterfest und werden keinen Schaden nehmen, doch die Unfallgefahr beim Versuch der Reinigung der Solarmodule ist groß. Versuchen Sie auf keinem Fall die PV-Anlage mit Wasser vom Schnee zu befreien.
Solarertrag im Winter: Wie sehr nimmt die Leistung der Solaranlage im Winter ab?
Hier eine genaue Angabe der Leistung und Photovoltaik Erträge in den Wintermonaten zu machen, wäre nicht zielführend, da dies von Region zu Region unterschiedlich ist. Zusätzlich haben die Globalstrahlungswerte einen direkten Einfluss auf den Ertrag der PV-Anlage. Auch die Photovoltaik Leistung pro Tag variiert durch Wetterbedingungen.
Auf ganz Deutschland gerechnet gilt die Faustformel, dass in den sechs Monaten von September bis März durchschnittlich zirka 30 bis 35 Prozent, in den übrigen Monaten 70 bis 65 Prozent des gesamten Photovoltaik Ertrags erzielt wird. Das liegt an der geringeren Strahlungsleistung der Sonne und der Bewölkung. Hochsommertage haben 20 Mal mehr Sonnenenergie als bewölkte Wintertage.
Um auch im Winter optimale Solarerträge herauszuholen, empfehlen wir Solarmodule, die über ein hervorragendes Schwachlichtverhalten verfügen – damit wird auch bei diffusem Licht eine optimale Photovoltaik Leistung pro Tag erreicht. Um den durchschnittlichen Ertrag einer PV-Anlage pro Tag zu berechnen, können Sie die Globalstrahlungskarten des Deutschen Wetterdienstes als Grundlage nutzen. Bei einer 10 kWp Photovoltaikanlage im Dezember, mit 16 kWh/m² Globalstrahlung, wäre der mögliche Ertrag bei 13,7 kWh.
Wie viel Strom produziert eine 10 kWp Photovoltaikanlage im Jahresverlauf?
Die jährliche Globalstrahlung in Deutschland beträgt 1.171 kWh/m2. Der mögliche Ertrag liegt also bei 1.000 kWh pro Kilowattpeak. Hochgerechnet könnte eine 10 kWp Photovoltaikanlage also 10.000 kWh Solarstrom pro Jahr erzeugen. Teilt man dieses Ergebnis durch 365 Tage weiß man, wie viel Solarstrom pro Tag durchschnittlich erzeugt wird. Eine 10 kWp Photovoltaikanlage produziert in Deutschland circa 27,4 kWh pro Tag.
Die Schneelast bei der Planung der Photovoltaikanlage berücksichtigen
Zusätzlich zur Verschattung sollten Sie bei der Planung einer Photovoltaikanlage immer die regionale Schneelast berücksichtigen. Deutschland ist in vier Schneezonen mit unterschiedlichen Schneelasten unterteilt. Im Winter fällt in den Mittelgebirgen und in Alpennähe viel Schnee. In diesen Zonen ist die Schneelast besonders hoch. Hier sollten die Photovoltaikmodule steiler geneigt stehen, damit der Schnee leicht von den Modulen rutscht.
Welche Vorteile der Winter für die Photovoltaik hat
Wirkungsgrad der Solarzellen im Winter höher
Kühle Temperaturen des Winters tun den Solarmodulen gut
Diffuse Strahlung wird durch Schnee verstärkt
Tatsächlich hat die Jahreszeit sogar zwei Vorteile im Köcher, über die sich Besitzer von Photovoltaikanlagen im Winter freuen dürfen. Da ist zum einen die Technologie der Siliziumkristall-Halbleiter, durch die überhaupt die Stromerzeugung der Solaranlage erst möglich wird: Sie mögen keine hohen Temperaturen. Der Wirkungsgrad der Solarzellen wird mit steigender Temperatur schlechter, und die Lebensdauer der Solarmodule nimmt ebenfalls ab.
Die kühlen Temperaturen des Winters tun den Solarpaneelen sichtlich gut. Zusätzlich hat auch der Schneefall an einem Wintertag seine Vorteile. Schnee reflektiert das Licht, weshalb die Photovoltaikanlage nicht nur an guten Sonnenstunden mehr Licht bekommt, sondern auch während der Morgen- und Abenddämmerung das nötige Quantum an Sonnenstrahlen, das sie zur Stromproduktion braucht. Die diffuse Strahlung, von dem Ihre PV-Anlage bei bedecktem Himmel zehren muss, wird durch den Schnee spürbar verstärkt.
Brauchen Sie Unterstützung bei der Planung Ihrer Photovoltaikanlage?
Wir ermitteln gerne kostenfrei für Sie, ob in Ihrer Situation eine Photovoltaikanlage inklusive eines Stromspeichers im Winter und Sommer wirtschaftlich betrieben werden kann. Wenn die Analyse ergibt, dass sich Photovoltaik für Sie lohnt, bieten wir Ihnen Photovoltaikanlagen im All Inclusive Paket an und kümmern uns um das System, den Service und die Sicherheit.
