Kennzahlen einer Solaranlage: Das Glossar
Einleitung: Ohne Zahlen keine Planung
Wie bei allen technischen Systemen sind Kennzahlen essentiell, um die richtigen Komponenten auszuwählen und das System den gewünschten Anforderungen anzupassen. Mit den richtigen Kennzahlen kann jede Solaranlage optimal dimensioniert werden.
Dieser Artikel fasst alle wichtigen Kennzahlen zusammen – von Leistung über Wirkungsgrad bis zu Batterie-Kennwerten.
Leistung und Energie
Elektrische Leistung (kW)
Definition: Leistung ist Arbeit pro Zeiteinheit – also die Menge an Energie, die pro Sekunde umgewandelt wird.
Bei Solaranlagen: Die elektrische Leistung ist die Menge an Sonnenenergie, die in elektrische Energie pro Zeiteinheit umgewandelt werden kann.
Einheit: Kilowatt (kW) = 1.000 Watt
Beispiele:
- Kleiner Wechselrichter: 3 kW
- Mittelgroße Anlage: 5–10 kW
- Wärmepumpe: 3–12 kW
- E-Auto Wallbox: 11–22 kW
Spitzenleistung / Peak-Leistung (kWp)
Definition: Die maximal mögliche Leistung einer Solaranlage unter Standardtestbedingungen (STC):
- Einstrahlung: 1.000 W/m²
- Zelltemperatur: 25°C
- Luftmasse: AM 1,5
Bedeutung: Kilowatt-Peak (kWp) ist die Maßeinheit, um Solaranlagen zu vergleichen. Eine 10-kWp-Anlage kann bei optimaler Sonne maximal 10 kW liefern.
Praxis: In Deutschland erreichen Anlagen die Peak-Leistung nur an wenigen Stunden im Jahr (klarer Sommertag, Mittagssonne).
Stromertrag (kWh)
Definition: Die tatsächlich erzeugte Energiemenge über einen Zeitraum.
Einheit: Kilowattstunde (kWh) = 1 kW Leistung für 1 Stunde
| Beispiele: | Gerät | Leistung | Betriebszeit | Verbrauch |
|---|---|---|---|---|
| LED-Lampe | 10 W | 5 h | 0,05 kWh | |
| Waschmaschine | 2.000 W | 1 h | 2 kWh | |
| E-Auto laden | 11.000 W | 3 h | 33 kWh |
Jahresertrag: Eine 10-kWp-Anlage in Deutschland erzeugt etwa 900–1.100 kWh pro kWp, also 9.000–11.000 kWh pro Jahr.
Wirkungsgrade
Was ist der Wirkungsgrad?
Definition: Das Verhältnis zwischen nutzbarer Energie und aufgewendeter Energie.
Formel: η = Nutzbare Energie / Aufgebrachte Energie × 100%
Anschaulich: Eine Glühbirne wandelt nur 5% der Energie in Licht um – 95% gehen als Wärme verloren. LEDs erreichen 40–50%.
Wirkungsgrad von Solarmodulen
| Technologie | Wirkungsgrad | Besonderheiten |
|---|---|---|
| Monokristallin | 18–24% | Höchste Effizienz, dunkle Optik |
| Polykristallin | 15–20% | Günstiger, bläuliche Struktur |
| Dünnschicht | 8–15% | Flexibel, teilverschattungsresistent |
| Perowskit (Labor) | bis 30% | Zukunftstechnologie |
| Tandem (Labor) | bis 47% | Mehrschichtzellen |
Wirkungsgrad des Wechselrichters
Moderne Wechselrichter erreichen 96–98% Wirkungsgrad. Die Verluste entstehen durch:
- Schaltverluste in den Halbleitern
- Eigenverbrauch der Elektronik
- Wärmeentwicklung
Europäischer Wirkungsgrad: Ein gewichteter Durchschnittswert, der das reale Teillastverhalten berücksichtigt (wichtiger als der Maximalwirkungsgrad).
Systemwirkungsgrad
Der Gesamtwirkungsgrad einer PV-Anlage liegt typisch bei 80–90%. Verluste entstehen durch:
- Leitungsverluste (1–2%)
- Wechselrichter (2–4%)
- Verschmutzung (2–5%)
- Temperaturverluste (5–10%)
- Teilverschattung (variabel)
Batterie-Kennzahlen
Kapazität (kWh)
Definition: Die Energiemenge, die eine Batterie speichern und abgeben kann.
Unterscheidung:
- Bruttokapazität: Physische Gesamtkapazität
- Nettokapazität: Tatsächlich nutzbar (90–95% der Bruttokapazität)
Typische Werte für Heimspeicher: 5–15 kWh
Lade- und Entladeleistung (kW)
Definition: Wie schnell die Batterie Energie aufnehmen oder abgeben kann.
Bedeutung: Bestimmt, ob die Batterie Lastspitzen abfangen kann (z.B. gleichzeitig E-Herd, Wärmepumpe, Trockner).
Typische Werte: 3–10 kW bei Heimspeichern
C-Rate
Definition: Verhältnis zwischen Lade-/Entladeleistung und Batteriekapazität.
Formel: C = Leistung (kW) / Kapazität (kWh)
Beispiel:
- 10 kW Leistung / 20 kWh Kapazität = 0,5C
- Bei 0,5C lädt/entlädt die Batterie in 2 Stunden
| C-Rate | Lade-/Entladezeit | Bedeutung |
|---|---|---|
| 0,2C | 5 Stunden | Schonende Ladung |
| 0,5C | 2 Stunden | Typisch Heimspeicher |
| 1C | 1 Stunde | Schnelle Ladung |
| 2C | 30 Minuten | Hochleistung |
Wichtig: Höhere C-Raten beanspruchen die Batterie stärker und können die Lebensdauer verkürzen.
Zyklenlebensdauer
Definition: Anzahl der vollständigen Lade-/Entladezyklen, die eine Batterie bis zu einem definierten Kapazitätsverlust übersteht (meist 80% Restkapazität).
Typische Werte:
- Blei-Säure: 500–1.500 Zyklen
- Lithium-Ionen: 5.000–10.000 Zyklen
Umrechnung: Bei einem Zyklus pro Tag = 13–27 Jahre Lebensdauer
Entladetiefe (DoD – Depth of Discharge)
Definition: Wie weit die Batterie entladen werden darf, ohne Schaden zu nehmen.
Werte:
- Blei-Säure: 50% DoD empfohlen
- Lithium-Ionen: 80–100% DoD möglich
Bedeutung: Höhere DoD = mehr nutzbare Kapazität, aber potenziell schnellerer Verschleiß.
Autarkie und Eigenverbrauch
Autarkiegrad
Definition: Anteil des Stromverbrauchs, der aus der eigenen Solaranlage gedeckt wird.
Formel: Autarkie = Eigenverbrauch / Gesamtverbrauch × 100%
| Typische Werte: | Konstellation | Autarkiegrad |
|---|---|---|
| Nur PV | 25–35% | |
| PV + kleiner Speicher | 50–65% | |
| PV + großer Speicher | 70–85% | |
| PV + Speicher + optimiertes Verhalten | 80–95% |
Eigenverbrauchsquote
Definition: Anteil des erzeugten Solarstroms, der selbst verbraucht wird (nicht ins Netz eingespeist).
Formel: Eigenverbrauch = Selbstverbrauch / Gesamterzeugung × 100%
Bedeutung: Je höher die Eigenverbrauchsquote, desto wirtschaftlicher die Anlage (Eigenverbrauch spart ~25 Cent/kWh gegenüber Einspeisung).
Wirtschaftliche Kennzahlen
Spezifischer Ertrag (kWh/kWp)
Definition: Jahresertrag geteilt durch installierte Leistung.
Typische Werte in Deutschland: 900–1.100 kWh/kWp
Abhängig von:
- Standort (Süddeutschland > Norddeutschland)
- Ausrichtung (Süd optimal)
- Neigung (30–35° optimal)
- Verschattung
Performance Ratio (PR)
Definition: Verhältnis von tatsächlichem zu theoretisch möglichem Ertrag.
Typische Werte: 75–85%
Bedeutung: Zeigt die Qualität der Anlage und Installation.
Stromgestehungskosten (LCOE)
Definition: Kosten pro erzeugter Kilowattstunde über die gesamte Lebensdauer.
Berechnung: Gesamtkosten / Gesamtertrag (über 20+ Jahre)
Aktuelle Werte (2025):
- Dachanlagen: 5–10 Cent/kWh
- Großanlagen: 3–6 Cent/kWh
- Netzstrom: 30–40 Cent/kWh
Übersicht: Einheiten auf einen Blick
| Einheit | Name | Bedeutung |
|---|---|---|
| kW | Kilowatt | Leistung (Arbeit pro Zeit) |
| kWh | Kilowattstunde | Energie (1 kW für 1 Stunde) |
| kWp | Kilowatt-Peak | Maximale PV-Leistung (STC) |
| % (η) | Wirkungsgrad | Nutzbare / aufgebrachte Energie |
| C | C-Rate | Lade-/Entladeleistung / Kapazität |
| % DoD | Depth of Discharge | Maximale Entladetiefe |
Fazit
Kurzfassung: Mit diesen Kennzahlen lassen sich Solaranlagen verschiedener Größen vergleichen, der passende Speicher dimensionieren, die Wirtschaftlichkeit berechnen und die Qualität der Anlage beurteilen. Die wichtigsten Größen für die Planung sind kWp (Anlagengröße), kWh Speicher (Speicherkapazität), Autarkiegrad (Netzunabhängigkeit) und Eigenverbrauchsquote (Wirtschaftlichkeit).
Diese Serie im Überblick
- Von Photon zu Volt: Wie funktioniert eine Solarzelle? – Grundlagen der Photovoltaik
- Aufbau einer PV-Anlage: Vom Modul bis zur Einspeisung – Komponenten und Strompfad
- AC/DC in der PV: Wechselrichter und Stromwandlung – Leistungselektronik
- Batteriespeicher: Der Helfer bei schlechtem Wetter – Energiespeicherung
- Kennzahlen einer Solaranlage: Das Glossar – Sie sind hier
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