Photovoltaik im Winter: Was solltest du beachten?
Candle-Light-Dinner und grillen im Schnee. Sind das die Winter-Alternativen für Besitzer einer Photovoltaikanlage oder reicht die Solarstromausbeute auch in der kalten Jahreszeit?
Inhalt des Blogartikels
Photovoltaik und die vier Jahreszeiten
In Deutschland liefert eine durchschnittliche Photovoltaikanlage rund drei Viertel ihrer Erträge im Sommer und im Frühjahr. Der Rest verteilt sich auf den Herbst und den Winter. Im Sommer kannst du von einer Photovoltaikanlage richtig profitieren, wenn sie auf dem Dach fleißig Strom erzeugt. Die besten Erträge erzielt die Anlage schließlich, wenn die Sonne stundenlang kräftig scheint. Doch wenn die kalte Jahreszeit näher rückt und die Tage kürzer werden, fragen sich viele, wie es dann mit der Photovoltaik-Leistung aussieht. Welchen Wirkungsgrad weisen die Solarmodule noch auf? Kann eine Schneelast auf der Anlage zur Gefahr werden? Wir geben dir zur Photovoltaik im Winter einen kleinen Überblick.
Erzeugt eine Photovoltaikanlage im Winter überhaupt Strom?
Eine Photovoltaikanlage (PV-Anlage) bringt ihre größten Erträge, wenn die Sonneneinstrahlung am stärksten ist, beziehungsweise wenn sie reichlich davon nutzen kann – also in den Sommermonaten. Trotzdem „funktioniert“ eine PV-Anlage zu jeder Jahreszeit, selbst im Winter unabhängig vom niedrigeren Sonnenstand und von weniger Sonnenstunden mit geringerer Ausbeute an Strom. In manchen Gegenden wie in den Bergen mit vielen Sonnenstunden und intensiver Solareinstrahlung sind die Erträge aus der Photovoltaik im Winter aber ebenfalls beträchtlich. Es gilt generell: Je steiler der Winkel der Solarmodule, umso besser lässt sich im Winter die niedrig stehende Sonne und ihre dadurch flacher auf den Boden auftreffenden Sonnenstrahlen nutzen. Ein Ausfall der Module droht bei Kälte nicht.
Neigungswinkel anpassen: Ein bisschen geht immer
Mit 60 Grad ist im Sommer der Einstrahlungswinkel der Sonne wesentlich steiler als im Winter mit 20 Grad. Bei Schrägdächern ist der Neigungswinkel jedoch grundsätzlich vorgegeben, denn in der Regel werden die Module parallel zum Dach montiert. Um eine zu flache Dachneigung auszugleichen, gibt es spezielle Aufständerungssysteme aus Metall, die es ermöglichen, die Module der gewünschten Neigung entsprechend zu verändern. Solche Traversen lohnen sich jedoch rein wirtschaftlich betrachtet oftmals nicht. Hier solltest du die Mehrkosten dem Mehrertrag im Winter gegenüberstellen. Hast du ein Flachdach, kannst du grundsätzlich durch Aufständerung der Module den optimalen Neigungswinkel für die Wintermonate einstellen, musst dann aber aufpassen, dass es dadurch zu keinen Verschattungen der dahinter liegenden Modulreihen kommt. Dazu müssen die Abstände zwischen den einzelnen Modulreihen vergrößert werden, was aus Platzgründen nicht immer möglich ist. Aber auch bei der Aufständerung ist es ratsam, Kosten und Nutzen nicht aus den Augen zu verlieren.
Welchen Wirkungsgrad hat eine Photovoltaikanlage im Winter?
Die Temperatur nimmt wesentlich Einfluss auf den Wirkungsgrad der Solarzellen. Mit steigender Wärme minimiert sich der Wirkungsgrad von Solarzellen. Das bedeutet im Umkehrschluss: Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage wird umso höher, je kälter es ist. Infolgedessen steigt der Ertrag um etwa 4 Prozent pro 10 Grad Celsius Temperaturabnahme. Die Temperatur einer Solaranlage erreicht durch den Stromfluss selbst an kalten Wintertagen 25 Grad Celsius und darüber. In den Sommermonaten sind bei Normalbetrieb bis zu 70 Grad Celsius möglich. Es ist daher nicht ungewöhnlich, dass an einem kalten, aber sonnigen Wintertag die Produktion von Strom ab und zu sogar höher ist als an einem heißen Augusttag.
Das Sonnenangebot schwankt
Laut Statista GmbH wurden im Februar 2021 durchschnittlich 110 Sonnenstunden gemessen. Das vieljährige Mittel in Höhe von 72 Sonnenstunden wurde somit weit übertroffen. Im Januar 2021 kamen wir nur 30 Stunden in den Genuss von Sonnenstrahlen. Der sonnenreichste Monat 2020 war der April mit 294 Sonnenstunden, gefolgt vom Juli mit 230 Stunden. Insgesamt schien die Sonne vergangenes Jahr im Schnitt 1.900 Stunden. Natürlich gibt es regionale Unterschiede. So wurde Baden-Württemberg mit 2093 Stunden Sonnenschein verwöhnt, während sich in Nordrhein-Westfalen die Sonne 2020 nur an 1.756 Stunden zeigte.
Die Ausrichtung und somit der Ertrag hängen von der Nutzung in der Jahreszeit ab
An einem trüben Wintertag erzeugt eine PV-Anlage etwa das 0,5-fache ihrer Nennleistung. An einem klaren Sommertag hingegen ist es das 7-fache. Dies bedeutet, dass ein 50-Watt-Modul im Winter etwa 0,025 Kilowattstunden (kWh) Solarstrom produziert und im Sommer 0,35 Kilowattstunden (kWh). Wenn du berücksichtigst, dass der Anteil der Wintermonate an der Jahresproduktion von Solarstrom nur einen Anteil von 30 Prozent hat, stellt sich die Frage, inwieweit es wirtschaftlich sinnvoll ist, die PV-Module mit Blick auf die kalte Jahreszeit auszurichten.
Lebst du beispielsweise in einer weniger von der Sonne verwöhnten Gegend mit vielen wolkenverhangenen Herbst- und Wintertagen, ist es mit Blick auf den Jahresertrag sinnvoller, deine Photovoltaikanlage optimal für die Sommertage auszurichten. Anders sieht es bei einer Ferienwohnung oder Berghütte aus, die ausschließlich im Winter genutzt wird. Hier lohnt es sich, den Winkel entsprechend anzupassen, um den im Winter optimalen Wirkungsgrad durch einen Winkel von 55 Grad zu erreichen. Die in Deutschland übliche Ausrichtung mit einem Winkel zwischen 30 und 35 Grad ist angesichts des Sonnenstandes in unseren Breiten sowohl für den Sommer als auch für den Winter eine gute Kompromisslösung. Generell lässt sich mit einer Photovoltaikanlage in der Zeit von Oktober bis Februar, wenn es oft wolkig und diesig ist, ein akzeptabler Stromertrag erzielen.
Schränkt Schnee auf den Modulen die Photovoltaik-Leistung im Winter ein?
Für die meisten Deutschen ist starker Schneefall über mehrere Tage hinweg in der Regel kein Thema. Ausnahmen sind die Regionen im Osten und im Süden des Landes. Zudem zeigt der Klimawandel seine Auswirkungen: Die Winter werden wärmer. Liegt dann aber Schnee auf den Modulen, ist das auch kein Problem. Schneebedeckte Solaranlagen mindern den Ertrag nur geringfügig. Steht dein Haus 1.000 Meter über Meeresspiegel oder höher, bewegt sich die Ertragsminderung zwischen fünf bis acht Prozent. Steht es tiefer, sind es nur noch etwa ein bis vier Prozent. Dies ist so gering, dass sich Anlagenbesitzer keine Sorgen machen müssen. Das Sonnenlicht schafft es nämlich auch durch eine Schneedecke bis 15 Zentimeter durchzudringen, sodass die Solarmodule es auffangen und in Strom umwandeln können.
Schnee entfernen auf Schrägdächern
Auf Schrägdächern rutscht der Schnee meist schnell wieder ab. Dies erfolgt umso schneller, wenn Teile des Solarmoduls frei liegen und sich erhitzen, sodass der Schnee schmilzt. Eine gezielte Entfernung des Schnees ist also zumeist nicht notwendig. Wichtig ist für Hausbesitzer der vom Hausdach herabrutschende Schnee: Die Schneefanggitter sollten unterhalb des Solarmodulfeldes angebracht werden.
Wenn du den Schnee doch gezielt von der Anlage entfernen möchtest, dann eignet sich dies am besten vom Dachfenster mit einer Teleskopstange. Auf keinen Fall sollte dabei eine Schneeschaufel oder ein Besen genutzt werden, denn damit könntest du die Solarmodule zerkratzen oder beschädigen.
Anders verhält es sich auf Flachdächern. Hier sollten ausschließlich Experten den Schnee entfernen, die geschult sind, auf ihre Sicherheit zu achten und weder PV-Anlage noch Dach zu beschädigen.
Besteht beim Dach durch Schneelast auf der PV-Anlage im Winter Einsturzgefahr?
Dass das Dach durch zu schweres Gewicht einstürzt, ist unwahrscheinlich. Schon bei der Planung deiner Photovoltaikanlage mit einem Experten werden die regionalen Schneelasten in die Entwicklung und Realisierung einbezogen, um mögliche Risse in Modulen oder in der Unterkonstruktion zu vermeiden.
Wenn du auf Nummer sicher gehen möchtest, kannst du dich über einen Zusatzbaustein in der Wohngebäudeversicherung oder eine Photovoltaikversicherung vor den Kosten durch Schneedruckschäden absichern.
Was sollte beim Speicher beachtet werden, um Photovoltaik im Winter zu nutzen?
Generell solltest du dir deines Strombedarfs bewusst sein – sowohl im Sommer als auch im Winter. Das wirkt sich letztendlich bei der Planung einer Photovoltaikanlage auf deren Leistung als auch auf die des Solarspeichers aus.
Ein Stromspeicher kann im Winter dazu beitragen, deinen Eigenverbrauch zu erhöhen. Ob die Anschaffung in deinem Fall wirtschaftlich sinnvoll ist, kann mithilfe eines Experten berechnet werden.
