Photovoltaik – Leistung pro m² berechnen: So geht’s!

Um den Photovoltaik-Ertrag pro m² berechnen zu können, musst du zunächst ein paar Fachbegriffe verstehen. 

• Nennleistung des Solarmoduls: Die Nennleistung gibt an, welche Leistung ein Solarmodul unter idealen Bedingungen erbringen kann. Die Nennleistung wird in Watt-Peak (Wp) bzw. Kilowatt-Peak (kWp) angegeben.

• Nennleistung pro Quadratmeter: Die Nennleistung pro Quadratmeter wird zur Ermittlung der benötigten Solarmodule herangezogen.

• Wirkungsgrad: Sowohl die Solarmodule als auch die gesamte Photovoltaikanlage haben Wirkungsgrade. Sie geben an, welcher Anteil der einfallenden Sonnenenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Der Wirkungsgrad ist von vielen Faktoren abhängig, auf die wir gleich noch eingehen.

• Tatsächliche Leistung / Ertrag: Je nach Wetter, Dachausrichtung, Jahreszeit etc. erbringt deine PV-Anlage am Ende eine bestimmte Leistung. Du kannst sie grob berechnen, aber sie ändert sich witterungsbedingt ständig, weshalb die Berechnung eines Jahresdurchschnittswerts sinnvoll ist. Die Einheit für die tatsächliche Leistung ist Watt (W) bzw. Kilowatt (kW). Wenn du Solarstrom verbrauchst, wird die Menge wiederum in Wattstunden (Wh) bzw. Kilowattstunden (kWh) gemessen. 

Es gibt also einen Unterschied zwischen der Nennleistung eines Solarmoduls (oder einer Solaranlage) und der Leistung, die es tatsächlich erbringt. 

Die Nennleistung ist wichtig, weil Solarmodule dadurch vergleichbar werden: Sie werden im Labor unter denselben Bedingungen (den sogenannten STC – Standard Test Conditions) getestet. 

Für die Standard-Testbedingungen gilt:

• Die Solarmodule werden bei Temperaturen von 25 Grad Celsius getestet.

• Die Bestrahlungsstärke, der sie ausgesetzt sind, beträgt 1.000 W/m² (Watt pro Quadratmeter). Das entspricht ungefähr der Sonneneinstrahlung an einem Standort in Deutschland zur Mittagszeit bei wolkenlosem Himmel. 

• Die Luftmasse (AM) beträgt 1,5. Die Luftmasse gibt an, welchen Weg das Sonnenlicht durch die Atmosphäre zurücklegen muss. 

Wenn ein Solarmodul eine Nennleistung von 400 Watt-Peak erreicht, dann ist es grundsätzlich erst einmal „besser“ als ein Modul von gleicher Größe, das unter denselben Bedingungen nur 350 Watt-Peak erreicht. 

In der Praxis können die beiden Module trotzdem eine sehr unterschiedliche Photovoltaik-Leistung pro m² erbringen. Das liegt daran, dass die Bedingungen an verschiedenen Standorten niemals gleich sind. Folgende Faktoren wirken zum Beispiel auf die Module ein und bestimmen somit auch deren Wirkungsgrad:

• Standort: Die Sonneneinstrahlung ist an Standorten weltweit unterschiedlich. Selbst innerhalb Deutschlands schwankt sie und ist in Süddeutschland im Durchschnitt stärker. Dennoch sind alle deutschen Standorte grundlegend für Solaranlagen geeignet.

• Ausrichtung und Neigungswinkel: Idealerweise ist deine PV-Anlage nach Süden oder in Ost-West-Richtung ausgerichtet und die Module haben einen Neigungswinkel von 30–35 Grad.

• Verschattung und Verschmutzung: Nur wenn kein Schatten auf die Module fällt und sie zudem sauber sind, können sie ihre volle Leistung erbringen.

• Wechselrichter und Verkabelung: Notwendige Bauteile von Photovoltaikanlagen bringen geringe Leistungsverluste mit sich. Das betrifft unter anderem den Wechselrichter, aber auch die Kabel, welche Solarzellen und Solarmodule miteinander verbinden. 

Um zu entscheiden, wie groß deine Photovoltaikanlage werden soll, musst du die mögliche und tatsächliche Leistung bzw. den tatsächlich erzeugten Strom ermitteln. Dazu schauen wir uns zunächst ein paar grobe Richtwerte an und gehen dann zu einem konkreten Rechenbeispiel über.

In Deutschland kannst du über das Jahr betrachtet mit einer durchschnittlichen Sonneneinstrahlung von etwa 1.000 Watt pro Quadratmeter rechnen – das entspricht also den Standard-Testbedingungen. Daher kannst du laut Faustregel davon ausgehen, dass 1 Kilowatt-Peak installierte PV-Nennleistung pro Jahr etwa 1.000 Kilowattstunden Strom liefern kann. 

Die Nennleistung pro Quadratmeter wird berechnet, indem die Nennleistung eines Moduls durch die Fläche des Moduls geteilt wird. 

Entscheidest du dich etwa für Solarmodule mit 350 Watt-Peak Nennleistung und einer Größe von 1,7 Quadratmetern, erreichst du eine Nennleistung pro Quadratmeter von rund 205 Watt-Peak (350 / 1,7). Für ein Kilowatt-Peak Nennleistung insgesamt brauchst du also etwa fünf Module und eine Dachfläche von etwa 8,5 Quadratmetern. 

Schauen wir uns ein konkretes Rechenbeispiel mit dem 1KOMMA5° Full-Black Solarmodul an. 

1. Leistung: Das 1KOMMA5° Full-Black Solarmodul hat eine Leistung von 415–425 Watt. Unter idealen Bedingungen und abhängig vom Standort kann ein Modul pro Jahr 500–600 Kilowattstunden Strom liefern. Wir rechnen aber vorsichtshalber nur mit einem Durchschnittswert von 420 Kilowattstunden. Das entspricht unserer Faustregel von oben und berücksichtigt Schwankungen aufgrund von Wetter, Ausrichtung etc.

2. Modulgröße: Das 1KOMMA5° Full-Black Solarmodul hat eine Größe von 1,722 × 1,134 Metern. Das entspricht ungefähr 1,95 Quadratmetern.

3. Photovoltaik-Leistung pro m²: Die Nennleistung pro Quadratmeter liegt somit bei 420 / 1,95 ≈ 215 W/m², was etwa 215 Kilowattstunden Strom pro Jahr entspricht. 

Jetzt möchtest du wahrscheinlich auch wissen, wie viel Leistung deine PV-Anlage haben sollte, damit sie deinen Haushalt zuverlässig mit Strom versorgt. Dazu solltest du deinen ungefähren Strombedarf kennen. Im entsprechenden Ratgeber zeigen wir dir, wie du bei der Berechnung vorgehst. 

Schon vor der Planung deiner PV-Anlage kannst du ungefähr berechnen, wie viel Photovoltaik-Leistung du pro m² erwarten kannst. Ein grober Richtwert ist: 0,2 Kilowatt-Peak Nennleistung pro Quadratmeter. Das entspricht etwa 200 Kilowattstunden erzeugtem Solarstrom im Jahr. 

In der Praxis wirken aber viele Faktoren auf eine Photovoltaikanlage ein. Ein Profi plant deine Anlage so, dass sie sich auf jeden Fall rentiert – und du über Jahrzehnte von den günstigsten Strompreisen profitierst.