Funktionieren Photovoltaik-Anlagen auch im Winter?

Benötigen Solaranlagen direktes Sonnenlicht?

Zunächst sollte gesagt werden, dass die niedrigen Temperaturen im Winter bei der Stromerzeugung keinen negativen Folgen haben. Ganz im Gegenteil, der Wirkungsgrad einer PV-Anlage steigt bei niedrigen Temperaturen sogar. Je wärmer Solarzellen werden, desto geringer ist die Leerlaufspannung bei gleichem Strom. Deshalb können erhitzte Solarzellen weniger Leistung abgeben. Bei einer Modultemperatur von 60 Grad sinkt der Wirkungsgrad bereits auf 80%. Die Verringerung der Spannung kommt vom geringeren “Bandabstand” der Ladungsträger im Halbleiter bei zunehmender Wärme. Die Energie im Kristallgitter steigt und so wird die Energiedifferenz im Halbleiter geringer, was eine geringere Leerlaufspannung bewirkt.

Kälte hat also keinen negativen Einfluss. Die Menge des produzierten Stroms hängt vom Sonnenlicht ab. Doch auch das ist in den Wintermonaten begrenzt, zum einen verringert sich die Länge der Sonnenstunden, zum anderen ist der Himmel oft bewölkt im Herbst und Winter. Glücklicherweise erzeugen Solaranlagen auch ohne direkte Sonneneinstrahlung Strom. Allerdings verringert sich der Ertrag an bewölkten Tagen deutlich auf 10 bis 25%.

PV-Anlage: Dimensionierung und wirtschaftliche Betrachtung

Aufgrund des variablen Ertrags, muss bei der Planung bereits berücksichtigt werden, für welche Zwecke die Solaranlage aufgestellt wird. Soll beispielsweise eine volle Autarkie erreicht werden, so muss die Anlage gross genug konzipiert werden, um auch im Winter genug Energie zu liefern. Dadurch wird im Sommer dann aber viel Strom überproduziert. Zwar wird durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) jedem Betreiber einer Photovoltaik-Anlage gestattet, überproduzierten Strom ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen, die Vergütung lohnt sich aber wirtschaftliche eher nicht.

Grösse

Das Speichern von elektrischer Energie über lange Zeiträume ist immer noch eine grosse Herausforderung. Deshalb sollte die Kapazität der eigenen Solaranlage lieber etwas grösser dimensioniert sein, damit Sie in den kalten Monaten trotzdem genügend Energie zur Verfügung haben. Durch die Jahreszeiten müssen Sie hier eventuell Kompromisse eingehen. Wollten Sie mit Ihrer Anlage völlige Autarkie erreichen? Dann sollten Sie ihre Anlage so dimensionieren, dass Sie an bewölkten Wintertagen zumindest, die wichtigsten Systeme mit Strom versorgen können. Ihr Elektroauto laden Sie dann einfach an einem sonnigen Tag. Wollen Sie vor allem Wirtschaftlichkeit erreichen, dann sollte Ihre PV-Anlage so dimensioniert sein, dass Sie im Sommer Ihren Bedarf deckt, aber keinen Strom überproduziert. Im Winter kann die Photovoltaik-Anlage dann immerhin einen Teil Ihres Bedarfs abdecken.

Ein neuer Ansatz kann hier ebenfalls Abhilfe schaffen. Durch eine Photovoltaik Cloud kann der überproduzierte Strom im Sommer eingespeist werden. Das heisst, Sie bekommen jede Kilowattstunde, die Sie einspeisen gutgeschrieben. Allerdings bekommen Sie keine Vergütung, sondern die Energiemenge wird für die Zukunft festgehalten. Produziert die Photovoltaik-Anlage im Winter dann zu wenig Strom, kann der gutgeschriebene Strom genutzt werden, um die Differenz auszugleichen.

Standort & Ausrichtung

Natürlich kommt es bei Photovoltaik im Winter auch auf den Standort an. Je nach Kanton fällt moderat bis viel Schnee im Winter. Deshalb wurde mit unterschiedlichen Anstellwinkeln der PV-Anlagen experimentiert. Um festzustellen, welcher Winkel wann am besten abschnitt. Dabei wurde herausgefunden, für Photovoltaik im Winter ist ein Anstellwinkel von 60 Grad, dem klassischen 35 Grad überlegen. Das liegt zum einen am Tiefstand der Sonne, zum anderen findet Schnee so schlechter halt auf den Modulen. In der Jahresbilanz sind ca. 35 Grad je nach Standort, aber immer noch überlegen. Ausser im alpinen Raum, hier teilen sich 35 und 60 Grad den ersten Platz.

Auf der Seite des Bundesamtes für Energie BFE können Sie mithilfe Ihres Standortes ermitteln, wie viel Strom Ihr Dach produzieren kann.

Alpine Stromerzeugung

Generell steigt der Ertrag von Photovoltaik im Winter in alpinen Regionen im Vergleich zum Mittelland drastisch. So stark, dass die Stromproduktion auch insgesamt in den Bergen am höchsten ausfällt.

Das Bergloge Restaurant Ristis auf in Engelberg, hat sich dazu entschieden, sein Dach mit SunStyle Solarziegeln auszustatten. Die Photovoltaik-Anlage liefert genügend Energie, auch im Winter, damit ist das Gebäude nun komplett klimaneutral.

Welche Faktoren gibt es für Photovoltaik im Winter zu beachten?

Die Dinge, die Sie für Photovoltaik im Winter beachten müssen, sind hauptsächlich bei der Planung relevant. Lassen Sie sich hier von Experten beraten. Dinge wie Frostschutz und Tragelast muss für das Solardach berechnet werden, damit die Anlage im Winter keinen Schaden nimmt. Wichtig ist, dass Sie wissen, wie viel Leistung Ihre Photovoltaik im Winter und Sommer produziert. Dadurch können Sie die Grösse der Anlage besser abwägen.

Muss man PV-Anlagen von Schnee befreien?

Ist die Solaranlage im Winter mit Schnee bedeckt, produziert diese beträchtlich weniger Strom. Aus diesem Grund wollen viele Photovoltaik Besitzer den Schnee vom Dach bekommen. Es ist allerdings Vorsicht geboten. Das Klettern auf dem schneebedeckten Dach ist gefährlich und kann schnell zu einem Unfall führen, deshalb ist davon abzuraten. Hinzukommt, meist ist die Solaranlage dann mit Schnee bedeckt, wenn aufgrund eines tieferen Sonnenstandes sowieso nur geringe Erträge anfallen würden.

Gibt es Leistungseinbussen?

So kommt es, dass die Leistungseinbusse durch schneebedeckte Photovoltaik im Winter nur bei rund fünf bis acht Prozent für Lagen um 1000 Höhenmeter und sogar nur ca. ein bis vier Prozent unter 1000 m.ü.M. liegen. Photovoltaik im Winter erzeugt etwa ein Drittel der Gesamtleistung der Anlage. Das lässt sich durch die Reinigung des Daches nicht signifikant steigern. Für die Jahresleistung fällt ein schneebedecktes Solardach also kaum ins Gewicht. Durch einen Unfall bei der Reinigung kann sich der Preis pro kWh allerdings schnell ins unermessliche erhöhen.