Photovoltaik im Winter: Lohnt sich der Ertrag?

Als PV-Ertrag oder Solarertrag wird die Menge an Solarenergie bezeichnet, die eine PV-Anlage erzeugt. Der Ertrag wird in Kilowattstunden (kWh) angegeben und maßgeblich durch die Globalstrahlung beeinflusst.

Die Globalstrahlung ist die jährliche Gesamtheit der Sonneneinstrahlung, die auf die Erdoberfläche trifft. Ihr Energiegehalt wird in Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²) angegeben. Dabei unterscheidet man zwischen zwei Strahlungsarten:

Grundsätzlich gilt: Je höher die Globalstrahlung ist, desto mehr Sonnenstrahlen treffen auf die Erdoberfläche. Im Sommer trifft mehr direkte Sonneneinstrahlung auf die Erdoberfläche, im Winter dagegen mehr diffuse Strahlung. 

Was bedeutet das jetzt für die Nutzung von Photovoltaik im Winter? Aufgrund der Diffusstrahlung erreichen weniger Sonnenstrahlen die Erde, da Wolken oder Nebel sie nicht durchlassen. Eine PV-Anlage braucht aber die Sonneneinstrahlung, um Solarstrom zu produzieren. Eine niedrigere Sonneneinstrahlung führt somit zu einem niedrigeren Photovoltaik-Ertrag.

Die Globalstrahlung gibt an, wie viel Energie die Solaranlage an einem bestimmten Ort und zu einem bestimmten Zeitpunkt aufnehmen kann. Bei der Planung einer Photovoltaikanlage spielen diese Faktoren eine Rolle, um den gewünschten Solarertrag zu erzielen.

• Geografie: Die Globalstrahlung beträgt in Deutschland im Durchschnitt 1.227 kWh/m², wobei der Wert im Süden höher ausfällt als im Norden des Landes. In Süddeutschland liegt die Sonneneinstrahlung bei knapp unter 1.300 kWh/m², im Norden bei etwas über 1.000 kWh/m². 

• Jahresverlauf: Von Juni bis August ist die Globalstrahlung in Deutschland am höchsten. Der Durchschnitt beträgt rund 170 kWh/m². In den Wintermonaten Dezember, Januar und Februar liegt der Wert nur bei 26 kWh/m².

Neben der Diffusstrahlung beeinflusst auch der Sonnenstand die Leistung einer Solaranlage. In der kalten Jahreszeit ist mit weniger Sonnenstunden zu rechnen, wodurch die PV-Anlage weniger Solarstrom produziert. So fällt der Photovoltaik-Ertrag im Winter niedriger aus.

Der Sonnenstand verursacht die Unterschiede zwischen den Jahreszeiten und den Regionen Deutschlands. Innerhalb eines Jahres verändert sich der Verlauf der Sonne. Wenn sie sich auf der Südhalbkugel befindet, ist in Deutschland Winter. Dann ist der Einfallswinkel der Strahlung flacher und beträgt zwischen 13 und 18 Grad. Das bedeutet, dass weniger Sonnenstrahlen auf die Oberfläche treffen und die Temperaturen sinken. Im Sommer ist es genau umgekehrt. In dieser Zeit treffen die Sonnenstrahlen mit einem Einfallswinkel von 60 bis 65 Grad auf die Erdoberfläche und die Temperaturen steigen.

Befürchtest du, dass deine PV-Anlage im Winter nicht genug Ertrag bringt? Wir können dich beruhigen. Im Sommerhalbjahr (April bis September) produziert eine Solaranlage im Durchschnitt 70 Prozent ihrer Maximalleistung an Strom. Im Winterhalbjahr (Oktober bis März) beträgt der Wert zwischen 20 und 30 Prozent. So erreicht Photovoltaik auch im Winter lohnenswerte Erträge, die einen Teil deines Strombedarfs abdecken. 

Nehmen wir als Beispiel eine typische Photovoltaikanlage mit 10 Kilowatt-Peak (kWp) auf einem Einfamilienhaus in Hamburg. Kilowatt-Peak bezeichnet die größtmögliche Leistung einer Solaranlage. Eine 10 kWp-PV-Anlage produziert theoretisch etwa 10.000 kWh an Solarenergie jährlich. 

Die Solaranlage in unserem Beispiel ist 50 m² groß, das entspricht der Durchschnittsgröße einer Dachseite. Zudem hat sie einen typischen Neigungswinkel von 30 Grad.

Für die Wintermonate Dezember, Januar und Februar ergeben sich folgende Erträge:

Rechnen wir diese Werte zusammen, erzeugt eine Photovoltaikanlage im Winter insgesamt 885 kWh Solarenergie. Das deckt einen Großteil deines Strombedarfs ab.

Zum Vergleich: Ein Haushalt verbraucht im Winter durchschnittlich rund 14 kWh pro Tag (im Sommer 10 kWh). Auf die Monate Dezember bis Februar hochgerechnet beträgt der gesamte Stromverbrauch 1.260 kWh. Die PV-Anlage produziert in den drei Wintermonaten knapp zehn Prozent Solarenergie für den Eigenverbrauch. Auf das Winterhalbjahr Oktober bis März hochgerechnet, steigt der Ertrag auf 20 und 30 Prozent. 

Geringe Schneemengen lassen über einen langen Zeitraum Sonnenstrahlen durch. Eine Ertragsbeeinträchtigung ist minimal. Oftmals ist die niedrigere Ertragsleistung bereits in der Wirtschaftlichkeit der Solarmodule eingerechnet. Die Module von Schnee zu befreien, ist damit nicht zwingend notwendig. Sobald der Schnee schmilzt oder Regen ihn abspült, produziert die Photovoltaikanlage mehr Strom.

Wenn du in einer schneereichen Region wie den Alpen oder im Erzgebirge wohnst, kann eine dicke Schneedecke über 15 Zentimeter den Stromertrag stärker beeinflussen. Die Schneemenge lässt weniger Sonneneinstrahlung durch und das Gewicht beschädigt unter Umständen sogar die Anlage. Um dem entgegenzuwirken ist ein steilerer Neigungswinkel von 55 Grad sinnvoll, damit der Schnee besser abrutscht. Der PV-Ertrag im Winter wird dadurch aber nicht beeinflusst.

Wenn du deinen Eigenverbrauch mit einer PV-Anlage im Winter erhöhen und unabhängiger vom Stromnetz sein möchtest, hast du drei Möglichkeiten:

• Stromspeicher: Der Zweck eines Stromspeichers ist, den tagsüber hergestellten, überschüssigen Strom zwischenzuspeichern. Morgens oder abends stellt er ihn dann zur Verfügung, wenn weniger Solarenergie produziert wird. So kannst du im Jahresdurchschnitt deinen Eigenverbrauch von 30 Prozent (System ohne Speicher) auf bis zu 70 bis 80 Prozent anheben.

• Qualität der Module: Moderne Solarmodule mit einem Wirkungsgrad von bis zu 21,8 Grad erreichen auch im Winter die maximale Effizienz an Leistung. Durch den höheren Wirkungsgrad fangen die Module mehr von der Diffusstrahlung ein.

• Energiemanagement: Der Einsatz eines intelligenten Energiemanagement-Systems wie Heartbeat AI von 1KOMMA5° hilft dir zu erkennen, wann deine PV-Anlage auch im Winter überschüssigen Strom produziert. Heartbeat AI steuert automatisch, wann große Verbraucher wie Wallboxen am besten bzw. günstigsten mit Strom versorgt werden.

Möchtest du auch im Winter den größtmöglichen Ertrag mit Photovoltaik erreichen? Dann lohnt sich ein Komplettpaket aus Solaranlage, Stromspeicher, Energiemanagement-System und dynamischem Stromtarif. So optimierst du Eigenverbrauch, Speicherung sowie Netzeinspeisung und Netzbezug.

Eine Solaranlage produziert im Winter weniger Solarenergie als im Sommer. Dennoch lohnt sich Photovoltaik auch in der dunklen Jahreszeit für Hausbesitzer. Trotz der geringeren Sonneneinstrahlung liegt der Ertrag in den Wintermonaten immer noch bei 20 bis 30 Prozent an Strom. Mit einem Stromspeicher und einem intelligenten Energiemanagement steuerst und steigerst du deinen Eigenverbrauch, überwachst deine Stromnutzung und bleibst unabhängiger vom öffentlichen Stromnetz.