Wie berechnet man die Leistung eines Solarmoduls?

Die Leistung des Solarmoduls ist mehr als nur ein Indikator auf einem Etikett. Sie ist ein entscheidender Faktor, der die Rentabilität Ihres Photovoltaikprojekts bestimmt, egal ob es sich um einen vollständigen Eigenverbrauch, einen vollständigen Wiederverkauf oder einen Eigenverbrauch + Wiederverkauf handelt.

In diesem praktischen Leitfaden gehen wir auf die drei verschiedenen "Leistungsstärken" von Solarmodulen ein, erläutern die Kriterien für die Wahl der Leistung, damit Sie Ihre Anlage richtig dimensionieren können, und erläutern die Elemente, die den Ertrag der Module beeinflussen, und schließen mit einer FAQ. Los geht's! 

Die drei Leistungsstärken von Sonnenkollektoren verstehen

Es gibt hauptsächlich drei Leistungsstärken von Solarmodulen, nämlich: die maximale Leistung, die tatsächliche Leistung und die variable Leistung (abhängig vom Wetter). Lassen Sie uns all dies ein wenig genauer erkunden. 

#1 Was ist die maximale Leistung eines Solarmoduls?

Die in Watt peak (Wp) oder Kilowatt peak (kWp) ausgedrückte maximale Leistung eines Solarmoduls entspricht der elektrischen Leistung, die das Modul unter optimalen Sonneneinstrahlungs- und Temperaturbedingungen erzeugt. Sie wird auch als Spitzenleistung bezeichnet und von den Herstellern in Tests ermittelt, die unter standardisierten Bedingungen auf einer Fläche von 1 m² durchgeführt werden (Sonneneinstrahlung 1000 W/m², Temperatur 25°C und Sonnenspektrum AM 1.5).

Der Zweck der Maximalleistung besteht darin, den Vergleich der Leistung der verschiedenen auf dem Markt erhältlichen Solarpaneele zu erleichtern. In der Regel weisen Solarmodule eine maximale Leistung von 250 Wp bis über 400 Wp auf, je nach verwendeter Zelltechnologie (monokristallin, polykristallin oder Dünnschicht) und Größe des Moduls.

Wir befinden uns hier auf einer Macht theoretisch. Sie haben also verstanden, dass Ihre Photovoltaikanlage unter realen Bedingungen niemals diese maximale Leistung erreichen wird. Die folgende Tabelle gibt Ihnen einen Überblick über die geschätzte maximale Leistung von Solarmodulen pro Quadratmeter in Abhängigkeit von der verwendeten Zelltechnologie: 

Technologie	Maximale Leistung (Wp/m²)
Monokristallin	190 – 210
Polykristallin	150 – 180
Amorph (amorphes Silizium)	60 – 80
Dünne Schichten (CIGS, CdTe)	100 – 140

Wie Sie sehen, haben monokristalline Solarmodule in der Regel den höchsten Umwandlungswirkungsgrad, gefolgt von polykristallinen Modulen. Amorphe Module und Dünnschichtmodule haben eine geringere maximale Leistung, können aber in bestimmten Situationen besser geeignet sein, z. B. wenn nur wenig Platz zur Verfügung steht oder für gebäudeintegrierte Anwendungen (BIPV oder gebäudeintegrierte Photovoltaik).

#2 Die tatsächliche Leistung eines Solarpanels

Wie der Name schon sagt, misst die tatsächliche Leistung eines Solarmoduls seine Leistung unter den für Ihre Region typischen Sonneneinstrahlungs- und Temperaturbedingungen. Im Gegensatz zur maximalen Leistung, die unter idealen Laborbedingungen gemessen wird, spiegelt die tatsächliche Leistung die Leistung wider, die Sie von Ihrer Anlage im Alltag erwarten können.

In Frankreich schwankt die tatsächliche Leistung eines Solarmoduls in der Regel zwischen 75 % und 80 % seiner maximalen Leistung. Dieser Unterschied lässt sich durch mehrere Faktoren erklären, wie den Einfallswinkel der Sonne, die Betriebstemperatur der Paneele, die Beschattung und die Qualität der Solarzelle.

#3 Die variable Leistung eines Solarpanels?

Es ist wichtig zu wissen, dass die Stromproduktion eines Solarmoduls nicht konstant ist. Sie schwankt je nach Jahreszeit und Tageszeit. 

Beispielsweise wird ein Panel im Sommer mehr Strom produzieren als im Winter. In diesem Fall spricht man von variabler Leistung, die sich auf die Stromerzeugung eines Solarmoduls in Abhängigkeit von den Schwankungen der Sonneneinstrahlung und der Temperatur im Laufe des Tages und des Jahres bezieht.

Um die variable Leistung eines Solarmoduls abzuschätzen, können Simulationsmodelle wie PVsyst (entwickelt von der Universität Genf) oder SAM (System Advisor Model) verwendet werden, die Sonneneinstrahlung, Temperatur, Ausrichtung und Neigung der Module sowie die technischen Eigenschaften der Anlagenkomponenten berücksichtigen. 

Nehmen wir ein konkretes Beispiel, um die Verwendung eines Simulationsmodells wie PVsyst zur Schätzung der variablen Leistung eines Solarmoduls zu veranschaulichen. Nehmen wir an, Sie möchten eine Photovoltaikanlage mit 5 kWp auf dem Dach Ihres Hauses in Südfrankreich installieren. Um eine genaue Schätzung des Energieertrags Ihrer Anlage zu erhalten, müssten Sie folgende Informationen in PVsyst eingeben:

1. Lokalisierung : Stadt oder Region, in der sich Ihr Haus befindet.
2. Orientierung : Azimut der Sonnenkollektoren (z. B. genau nach Süden = 0 Grad, Südost = -45 Grad, Südwest = +45 Grad).
3. Neigung : Neigungswinkel der Solarpaneele gegenüber der Horizontalen (z. B. 30 Grad).
4. Art der Paneele : Modell und Marke der Sonnenkollektoren, die Sie installieren möchten.
5. Spitzenleistung Gesamtmenge Ihrer Anlage (in diesem Beispiel 5 kWp).

Sobald Sie diese Daten eingegeben haben, simuliert PVsyst die Energieproduktion Ihrer Anlage unter Berücksichtigung von Sonneneinstrahlung, Temperatur, Ausrichtung und Neigung der Paneele sowie der technischen Daten der Komponenten. Die Software liefert Ihnen dann Schätzungen der tatsächlichen Leistung und der jährlichen Energieproduktion, die Ihnen helfen zu entscheiden, ob die geplante Anlage Ihren Energiebedarf und Ihre Rentabilitätsziele erfüllen wird.

Wie hoch ist die Leistung eines Solarmoduls pro 1 m²?

Um die Leistung eines Solarmoduls pro Quadratmeter zu berechnen, müssen Sie die Nennleistung (oder Spitzenleistung) des Solarmoduls durch seine Fläche teilen. Folgende Formel ist zu verwenden:

Leistung pro m² = Nennleistung (Wp) / Panelfläche (m²)

Hier erfahren Sie, wie Sie Schritt für Schritt vorgehen:

1. Finden Sie die Nennleistung des Solarmoduls: Die Nennleistung, auch Spitzenleistung genannt, wird in Watt peak (Wp) angegeben und ist in der Regel auf dem Datenblatt des Solarmoduls oder auf dem Produktetikett zu finden.
2. Finde die Fläche des Solarmoduls: Miss die Länge (L) und die Breite (l) des Solarmoduls in Metern (m) und multipliziere sie, um die Fläche in Quadratmetern (m²) zu erhalten.

Fläche des Paneels (m²) = Länge (m) × Breite (m)

1. Berechnen Sie die Leistung pro Quadratmeter: Teilen Sie die Nennleistung (Wp) durch die Fläche des Moduls (m²), um die Leistung pro Quadratmeter (Wp/m²) zu erhalten.

Leistung pro m² = Nennleistung (Wp) / Panelfläche (m²)

Wenn Sie beispielsweise ein 300-Wp-Solarmodul mit einer Länge von 1,6 m und einer Breite von 1 m haben, würde die Fläche des Moduls 1,6 m² betragen. Die Leistung pro Quadratmeter wäre dann :

Leistung pro m² = 300 Wp / 1,6 m² ≈ 187,5 Wp/m²

Das bedeutet, dass das Solarmodul etwa 187,5 Wattpeak pro Quadratmeter erzeugt.

Wie wählt man die Leistung der Photovoltaikanlage entsprechend dem Verbrauch der Wohnung aus?

Um Ihre Photovoltaikanlage richtig zu dimensionieren, müssen Sie ihre Leistung unbedingt auf den Stromverbrauch Ihrer Wohnung stützen. Sie müssen folgende Schritte befolgen: 

• Den jährlichen Stromverbrauch der Wohnung schätzen (in kWh). Diese Information können Sie Ihren Stromrechnungen entnehmen oder durch eine Energieanalyse Ihrer Wohnung ermitteln;
• Berechnen Sie die jährliche Stromproduktion, die nötig ist, um den Verbrauch zu decken. (unter Berücksichtigung des Wirkungsgrads der Anlage, der im Durchschnitt bei 80 % liegt). Wenn der Jahresverbrauch Ihrer Wohnung beispielsweise 5.000 kWh beträgt, wäre die erforderliche Jahresproduktion 5.000 kWh / 0,80 = 6.250 kWh ;
• Ermitteln Sie die durchschnittliche Sonneneinstrahlung in Ihrer Region (in Sonnenstunden pro Jahr). Diese Information kann aus lokalen Wetterdaten oder mithilfe von Online-Tools ;
• Berechnen Sie die benötigte Leistung der Sonnenkollektoren indem die erforderliche jährliche Stromerzeugung durch die durchschnittliche Sonneneinstrahlung (in kWh/h) geteilt wird. Wenn die erforderliche Jahresproduktion beispielsweise 6.250 kWh beträgt und die durchschnittliche Sonneneinstrahlung 1.500 h beträgt, wäre die erforderliche Leistung 6.250 kWh / 1.500 h = 4,17 kWp ;
• Wählen Sie Solarmodule mit einer maximalen kumulierten Leistung, die gleich oder größer ist als die berechnete erforderliche Leistung. Im vorherigen Beispiel wäre es notwendig, Solarmodule mit einer maximalen Gesamtleistung von mindestens 4,17 kWp oder mehr zu wählen, um den Weiterverkauf an EDF OA zu betreiben.

Wissenswert: Ein Kilowattpeak (kWp) erzeugt etwa 900 bis 1400 kWh pro Jahr. Mit dieser Schätzung können Sie die Leistung bestimmen, die Sie benötigen, um Ihren Verbrauch zu decken.

Welche Variablen wirken sich auf den Ertrag einer Solaranlage aus?

Der Wirkungsgrad einer Solaranlage bestimmt direkt die Menge der erzeugten Energie und die Einsparungen bei Ihrer Stromrechnung. Sie sollten daher besonders darauf achten, um böse Überraschungen zu vermeiden.

Um das Beste aus Ihrer Photovoltaikanlage herauszuholen, ist es entscheidend, die Faktoren zu verstehen und zu optimieren, die den Ertrag beeinflussen:

• Die Ausrichtung und Neigung der Solarpaneele : In Frankreich und allgemein in den Ländern der nördlichen Hemisphäre ist die Südausrichtung die beste Möglichkeit, die Sonneneinstrahlung zu maximieren. Die optimale Neigung hängt vom Breitengrad des Ortes ab ;
• Die Beschattung : Schatten, der von Bäumen, Gebäuden oder anderen Hindernissen geworfen wird, kann die Stromerzeugung verringern. Eine Verschattungsstudie kann durchgeführt werden, um die Auswirkungen der Verschattung auf den Ertrag der Anlage zu bewerten und die beste Konfiguration der Paneele zu ermitteln ;
• Die Temperatur : Die Leistung von Solarpaneelen nimmt mit steigender Temperatur ab. Der Temperaturkoeffizient, der in der Regel als %/°C angegeben wird, gibt an, wie sich die Leistung des Panels mit der Temperatur verändert. Es ist wichtig, Solarpaneele mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten zu wählen, um den wärmebedingten Leistungsverlust zu minimieren ;
• Die Qualität der Komponenten : Solarmodule und Wechselrichter von guter Qualität garantieren einen höheren Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer. Es empfiehlt sich, Komponenten zu wählen, die von anerkannten Marken hergestellt werden und verschiedene Zertifizierungen besitzen.

FAQs zur Leistung von Solarpanels

FAQ Leistung von Solarpanels

Was ist "1 kWp"?

1 kWp (kiloWatt peak, entspricht 1000 Wp) ist eine Maßeinheit für die maximale (theoretische) Leistung eines Solarmoduls unter standardisierten Bedingungen (1000 W/m² Sonneneinstrahlung, 25 °C Temperatur und Sonnenspektrum AM 1,5). Es handelt sich um die elektrische Leistung, die das Panel bei optimaler Sonneneinstrahlung erzeugt.

Wie viel Energie erzeugt ein 1 m² großes Photovoltaikmodul?

Die Energiemenge, die von einem 1 m² großen Photovoltaikmodul erzeugt wird, hängt von seiner Leistung pro m² (Wp/m²) und der durchschnittlichen Sonneneinstrahlung am Aufstellungsort ab. Beispielsweise würde ein Panel mit 187,5 Wp/m², das 1500 Sonnenstunden pro Jahr ausgesetzt ist, Folgendes produzieren: 187,5 Wp/m² * 1500 h = 281,25 kWh Energie pro Jahr.

Wie viele Sonnenkollektoren für ein 200 m² großes Haus?

Die Anzahl der Solarpaneele, die für ein 200 m² großes Haus benötigt werden, hängt vom Stromverbrauch des Hauses und der Leistung der Paneele ab. 

Um die Anzahl der Paneele zu bestimmen, muss man die benötigte Leistung der Solarpaneele (die anhand des Verbrauchs berechnet wird) durch die maximale Leistung eines Solarpaneels dividieren. In der Regel kann ein Haus mit einer Fläche von 200 m² ein Dutzend Solarpaneele auf seinem Dach beherbergen, die eine Fläche von etwa 20 m² ausmachen.

Wie hoch ist der Ertrag eines Solarmoduls in einem Jahr?

Unter optimalen Bedingungen produziert ein Solarmodul zwischen 900 und 1 400 kWh pro Jahr.