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Funktioniert Photovoltaik (PV) auch ohne Sonne?

Author's iconDominik Broßell
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Lesezeit 10 Minuten
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Der Photovoltaik-Ertrag bei bedecktem Himmel fällt geringer aus als bei direkter Sonneneinstrahlung. Trotzdem generieren die Solarzellen in den Solarmodulen auch bei vermindertem Sonnenlicht ausreichend Solarenergie

Somit lohnt sich die Nutzung von Solaranlagen nicht nur im Sommer und bei freiem Himmel. Auch im Frühling, Herbst und Winter machen die PV-Erträge eine Solaranlage rentabel.

Wir klären auf, wie sich verschiedene Witterungsbedingungen und Jahreszeiten auf die Stromgewinnung Deiner PV-Anlage auswirken.

Komplett ohne Sonne funktioniert Photovoltaik nicht!

Komplett ohne Sonnenlicht, also z. B. bei Nacht, wird in den Solarmodulen Deiner PV-Anlage definitiv kein Strom generiert. Die Nacht ist somit der einzige Zeitraum, in dem mit Photovoltaikanlagen generell keine Stromerzeugung möglich ist.

Dass während der Nacht keine Stromerzeugung stattfindet, bedeutet nicht, dass nicht Teile Deiner Photovoltaikanlage funktionieren können. Du kannst Deine Anlage mit einem Stromspeicher ausstatten, der den überschüssig generierten Strom aus dem Tagesverlauf speichert. Auf die gespeicherte Sonnenenergie hast Du nachts Zugriff.

Tagsüber nutzt Deine PV-Anlage die Sonnenenergie. Sogar dann, wenn Deine Solarmodule verschattet sind: Auch das Sonnenlicht was nicht direkt auf die Module trifft, kann von der Bodenoberfläche reflektiert oder anderweitig gebrochen werden und strahlt dann trotzdem Sonnenlicht auf die Module ab; man bezeichnet dies als Diffusstrahlung. Komplett im Schatten sollten Solarmodule aber natürlich möglichst selten stehen, sodass sie im Idealfall einen Abstand von mehreren Metern zum Ende des Schattenbereichs haben.

Zusammenfassend ist zu sagen, dass Photovoltaik ganz ohne Sonne nicht funktioniert. Während der Nacht und mitten im Schatten, weit entfernt von jeglichem Einfluss der Sonneneinstrahlung, erzeugen die Solarzellen in den Modulen keinen Strom. Falls aber nur ein Bruchteil der Sonnenstrahlen es schafft, auf die z. B. im Schatten befindlichen PV-Module zu treffen, findet eine Stromerzeugung statt.

Was leistet eine Photovoltaikanlage bei Wolken?

Im Sommer liegt die Strahlungsenergie des Sonnenlichts, das auf die Module Deiner Photovoltaikanlage trifft, bei bewölktem Himmel im Schnitt bei 200 Watt pro Quadratmeter. Dies entspricht einer um knapp 400 bis 800 Watt geringeren Leistung als bei nicht bewölktem Himmel im Sommer.

Während des Winters liegt die Leistung des Sonnenlichts bei Bewölkung im Bereich von ca. 100 Watt pro Quadratmeter. Sollte keine Bewölkung vorliegen, so kannst Du sogar im Winter mit einer um 200 bis 400 Watt pro Quadratmeter höheren Leistung rechnen.

Die Leistung, mit der Deine Solarmodule tatsächlich Strom erzeugen, liegt allerdings deutlich darunter: Beispielsweise ein Modul mit 430 Wp (Watt Peak) Spitzenleistung erzeugt unter Idealbedingungen ca. 215 Watt pro Quadratmeter. Diese Idealbedingungen sind bei bewölktem Himmel natürlich nicht gegeben. Hier kannst Du je nach Grad der Bewölkung von 40 bis 100 W/m² ausgehen.

Wieso es trotz Bewölkung möglich ist, Strom zu erzeugen? Manchmal ist die Bewölkung derart stark, dass es aussieht, als sei die Sonne komplett verdeckt. Dem ist aber nicht so, denn die Sonnenstrahlung durchdringt mindestens zu einem geringen Teil die Wolken.

Aufgrund der verminderten Sonnenstrahlung erzielst Du letztlich auch einen verringerten Photovoltaik-Ertrag bei bedecktem Himmel. Zum Vergleich: 100 Watt Leistung pro Stunde, die Deine Photovoltaikanlage mit mehreren Solarmodulen auch bei Bewölkung erreichen kann, reichen i.d.R. zur Energieversorgung eines durchschnittlichen Kühlschranks aus.

Wie viel Ertrag bringt eine Photovoltaikanlage im Winter?

Die Tatsache, dass ungefähr 30 % des jährlichen Ertrags von Photovoltaikanlagen in den Monaten von Oktober bis März generiert wird, unterstreicht eindrucksvoll, wie gut Photovoltaik auch ohne Sonne funktioniert. In unserem Blogbeitrag zur Rentabilität einer Solaranlage im Winter gehen wir gesondert und detailliert auf den zu erwartenden Ertrag einer PV-Anlage im Winter ein.

Die wichtigsten Informationen für Dich zusammengefasst:

1.) Im Winter liegt die Leistung des Sonnenlichts, das Deine Solaranlage erreicht, im Mittel bei 300 bis 500 Watt pro Quadratmeter.
2.) Bei leichter Bewölkung sind es noch etwa 150 bis 300 W/m² und bei starker Bewölkung sinkt der Wert auf etwa 50 bis 150 W/m².
3.) Für die Erzeugungsleistung Deiner Photovoltaikanlage heißt das, dass sie je nach Grad der Bewölkung bei ca. 15-60 % ihres Potenzials liegt.

Rechnet man auf Basis dieser Angaben und anhand der Witterungsbedingungen in den Wintern der vergangenen Jahre den jeweiligen PV-Ertrag aus, dann kommt man bei einer Stecker-Solaranlage mit zwei Solarmodulen auf eine tägliche Leistung von ca. 2 kWh. Dies bedeutet, dass eine solche Photovoltaik-Anlage im Monat immerhin 60 kWh an Solarstrom generieren kann.

Was leistet eine PV-Anlage bei Regen?

Auch bei Regen generieren die Solarmodule Strom, wobei die Stromerzeugung deutlich abgeschwächt ist. Der Himmel ist bewölkt und der Regen minimiert den Anteil der direkten Sonneneinstrahlung, sodass das Sonnenlicht gebrochen wird und weniger Sonnenstrahlen direkt auf die Solarmodule treffen. Deswegen entsteht in den Modulen weniger Strom.

Wie stark der Ertrag aus der Photovoltaik-Anlage durch Regen beeinträchtigt wird, lässt sich nicht genau bestimmen, da schon feinste Unterschiede in der Stärke des Niederschlags zu deutlichen Abweichungen bei der Stromgewinnung führen. Es ist davon auszugehen, dass starker Regen die Strahlung und somit die Stromerzeugung in einem Solarmodul stärker beeinträchtigt als eine Teilverschattung oder eine leichte bis mittlere Bewölkung.

Was passiert, wenn ein Solarpanel im Schatten steht?

Sofern Solarmodule nur teilverschattet sind oder direkt am Rand des Schattens stehen, generieren sie weiterhin Energie. Es ist davon auszugehen, dass Solarmodule bei einer Teilverschattung und auch bei stärkerer Verschattung noch imstande sind, mit bis zu 25 % ihrer eigentlichen Leistung Strom zu erzeugen.

Damit ein PV-Modul im Schatten mehr Energie erzeugt, sollte es einen geringen Abstand zum Rand des Schattens haben. Wenn der Rand des Schattens maximal einen Meter von dem PV-Modul entfernt liegt, prallt mehr Strahlung vom Boden als diffuse Strahlung auf das Modul und im Solarmodul kann aus dem Licht Energie gewonnen werden. Falls das Modul hingegen komplett im Schatten steht, bekommt es weniger diffuse Strahlung ab und die Solarzellen im PV-Modul können nur schwer Energie im Schatten erzeugen.

Bei einer teilweisen Verschattung vermischt sich die diffuse Strahlung mit der direkten Sonneneinstrahlung. Solarmodule mit Halbzellentechnologie bieten bei derartigen Lichtverhältnissen noch immer beachtliche Erträge, da sie aus mehr Solarzellen bestehen und dementsprechend auch eine größere Anzahl an Zellen vom direkten Sonnenlicht profitiert.

Tipp: Berechne mithilfe der Globalstrahlung, wie viel Strom Deine Solaranlage generiert!

Falls Du berechnen möchtest, wie viel Strom Deine Solaranlage mit oder ohne Sonne über das ganze Jahr verteilt generiert, ist die sogenannte Globalstrahlung hilfreich. Die Globalstrahlung ist ein Wert, der angibt, wie hoch die Menge an Solarenergie in kWh pro Quadratmeter ist, die im Verlauf eines Jahres an verschiedenen Orten empfangen wird.

Der Deutsche Wetterdienst informiert über die Jahres- und Monatssummen der Globalstrahlung in Deutschland. Je nachdem, an welchem Ort in Deutschland Deine Photovoltaik-Anlage steht, kannst Du mithilfe dieser Angaben abschätzen, wie hoch Dein Photovoltaik-Ertrag ohne Sonne bzw. mit Sonne im Verlauf eines Jahres sein wird. In den Angaben zur Globalstrahlung sind alle relevanten Faktoren berücksichtigt:

  • Jahreszeit
  • Wetter in verschiedenen Phasen des Jahres
  • Menge an Niederschlag, Wolken, usw.

Lediglich individuelle Einflüsse auf Deine Solarmodule, wie beispielsweise deren teilweise oder komplette Verschattung und auch die Ausrichtung Deiner Solarmodule, musst Du bei der Berechnung des zu erwartenden PV-Ertrags selbst berücksichtigen.

Fazit: Funktioniert Photovoltaik auch ohne Sonne?

Ganz ohne Sonne funktioniert Photovoltaik nicht. Glücklicherweise ist die Sonne nahezu omnipräsent und Deine Solarmodule können auch im Schatten und mit wenigen Sonnenstrahlen Strom erzeugen. Das bedeutet, dass es gar nicht so viel Strahlung braucht, wie einige Anlagenbetreiber:innen vermuten, um nutzbare Erträge mit Photovoltaikanlagen zu generieren.

Der Mix aus diffusen und direkten Sonnenstrahlen macht eine Solaranlage über das gesamte Jahr verteilt zu einer sinnvollen Anschaffung. Auch wenn der Ertrag zur Sommerzeit am höchsten ist, tragen auch die 30 % Anteil am gesamten Solarstrom, die Photovoltaikanlagen zwischen Oktober und März erzeugen, maßgeblich zur Energieversorgung, Senkung der Stromkosten und schnellen Refinanzierung der Anschaffungskosten für PV-Anlagen bei.

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Du hast Lust, ins Thema Solarenergie einzusteigen und möchtest erst einmal keine Unsummen in eine große Dach-Solaranlage investieren? Glücklicherweise schlägt das Balkonkraftwerk eine effiziente Brücke: Diese Stecker-Solaranlage befestigst Du einfach z.B. am Gitter Deines Balkons und steckst sie in die nächste Steckdose – schon fängt Deine Mini-Solaranlage an, grünen Strom für Deinen Haushalt zu produzieren.

Stecker-Solaranlagen gibt es allerdings nicht nur für den Balkon. Auch auf Flachdächern, Gartenflächen, Terrassen und an Fassaden lassen sich die flexiblen Anlagen installieren.

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Dominik Broßell

Als Autor sammelte Dominik in unterschiedlichen Branchen Erfahrungen, bevor er in erneuerbaren Energien sein Herzensthema fand. Im priwatt-Blog informiert er regelmäßig über alles Wissenswerte rund um Solartechnik und Co.

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