Photovoltaik im Winter – Anlage optimieren & Ertrag steigern
Kann eine Photovoltaikanlage im Winter Strom erzeugen? Wie kann man ihn am besten nutzen und was beeinflusst den Solarertrag? Wie wird sichergestellt, dass Photovoltaikmodule durch Schnee und Eis keinen Schaden nehmen? Wir beantworten häufige Fragen zur Winter-Photovoltaik.
Das Wichtigste in Kürze
- Herausforderungen für Photovoltaikanlagen im Winter: Kürzere Tage, schwächere Sonneneinstrahlung und Schnee reduzieren den Ertrag.
- Photovoltaik im Winter optimieren – 6 Tipps: von der Planung bis zur Wartung
- Batteriespeicher und Eigenverbrauch maximieren: Nutzung des tagsüber erzeugten Stroms am Abend. Optimierungen für Warmwasserbereitung und Heizung.
Herausforderungen für Photovoltaikanlagen im Winter
Wer an Photovoltaik denkt, hat meist das Bild von wolkenloser Sommersonne im Kopf. Das ergibt Sinn, da die Mittags-Sommersonne in unseren Breiten die stärkste ist und den meisten Sonnenstrom erzeugt.
Natürlich scheint die Sonne nicht immer gleich stark und wir haben unterschiedliche Jahreszeiten. Aber auch im Winter, wo die Tage kürzer sind, produziert eine Photovoltaikanlage Strom. Doch wie viel? Das hängt unter anderem von der Globalstrahlung ab.
Globalstrahlung
Unter Globalstrahlung versteht man die Gesamtmenge an Sonnenenergie, die auf eine bestimmte Fläche der Erde trifft. Globalstrahlung wird meist in Watt pro Quadratmeter (W/m²) gemessen. Wenn man die Strahlung über einen Tag oder ein Jahr aufsummiert, nutzt man Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m²).
In Österreich liegt dieser Wert je nach Region zwischen 1.000 und 1.400 kWh/m² pro Jahr. Daher spricht man in Österreich oft von 1.000 Sonnenstunden bzw. Volllaststunden pro Jahr.
Die Globalstrahlung setzt sich aus zwei Teilen zusammen:
Direkte Sonnenstrahlung
Das ist die Strahlung, die direkt von der Sonne kommt, ohne gestreut oder reflektiert zu werden. Also ein Sonnenstrahl, der durch wolkenfreien Himmel auf die Erde trifft.
Diffuse Strahlung
Das ist Sonnenlicht, das durch Wolken, Staub oder Moleküle in der Atmosphäre gestreut wird. Auch an bewölkten Tagen erreicht uns also Sonnenenergie – nur eben nicht direkt.
Die Globalstrahlung ist abhängig vom Sonnenstand bzw. der geografischen Lage zur Sonne. Sie ändert sich je nach Tages- und Jahreszeit. Natürlich produzieren Photovoltaikanlagen im Sommer den meisten Strom. Von Mai bis Juli ist die Globalstrahlung am höchsten und im Dezember am niedrigsten (ca. 15 kWh/m²).
Einfluss von Neigung und Ausrichtung
Die Ausrichtung und Neigung der Photovoltaikmodule beeinflussen, wie viel Sonnenenergie tatsächlich genutzt werden kann. Werden die Module nicht horizontal, sondern in einem Winkel von 30° montiert und nach Süden ausgerichtet, können höhere Werte zwischen 1.200 kWh/m² und 1.700 kWh/m² erreicht werden.
Sonnenstunden in Österreich
Die Sonnenstunden unterscheidet sich je nach Region. Hier ein Überblick über ausgewählte Orte in Österreich, mit Werten aus dem Jahr 2024:
- 2.201 Stunden in Eisenstadt
- 2.126 Stunden in Wien (Hohe Warte)
- 2.093 Stunden in Graz (Universität)
- 1.926 Stunden in St. Pölten
- 1.914 Stunden in Innsbruck (Flughafen)
- 1.902 Stunden in Klagenfurt (Flughafen)
- 1.837 Stunden in Linz
- 1.591 Stunden in Salzburg (Freisaal)
- 1.547 Stunden in Bregenz
Minusgrade und Module
Module und Komponenten werden so gebaut, dass sie die Temperaturen am Einsatzort aushalten. In Österreich eingesetzte, normgerechte Photovoltaikanlagen halten Temperaturen bis zu -40 Grad Celsius stand.
Außerdem erwärmen sich die Module beim Betrieb, daher besteht hier keine Gefahr von Kälteschäden. Bei tiefen Temperaturen ist der Wirkungsgrad von Photovoltaikanlagen sogar höher. Ideal wäre ein kalter Winter mit klarem Himmel und viel Licht.
Photovoltaik im Winter optimieren – 6 Tipps
Photovoltaikanlagen haben viele Vorteile - sie arbeiten unabhängig von Jahreszeiten und Wetter. Bei Tageslicht wird Strom produziert. Das ist, aufgrund der kürzeren Tage und der schwächeren Sonneneinstrahlung, im Winter aber natürlich weniger als im Sommer.
Trotzdem werden im Winterhalbjahr von Oktober bis März ca. 20 bis 30 Prozent der jährlich produzierten Solarenergie erzeugt.
Der Solarertrag im Winter liegt aber im einstelligen Bereich. Denn auf den Modulen liegender Schnee führt zu einem geringeren Ertrag. Moderne Anlagen arbeiten aber auch bei diffuser Strahlung effizient und können an bewölkten Tagen Energie liefern.
1. Neigungswinkel und Ausrichtung der Module
Der höchste Ertrag wird in Österreich bei einem Neigungswinkel von ca. 30° mit südlicher Ausrichtung erzielt. Natürlich ist es möglich, die Photovoltaikanlage so zu montieren, dass sie hauptsächlich im Winter Strom erzeugt.
Der niedrige Sonnenstand im Winter kann durch einen steilen Aufstellungswinkel von 55° ausgeglichen werden. Dadurch verbessert sich der Ertrag in den Wintermonaten, die Erträge im Sommer sind aber niedriger. Der ideale Aufstellungswinkel hängt also vor allem davon ab, wann welche Erträge erzielt werden sollen.
Bei Planung und Installation einer Photovoltaikanlage wird auf die geografische Lage des Standorts Rücksicht genommen. Die Module werden so ausgerichtet, dass ein möglichst ausgewogener Kompromiss zwischen den Einfallswinkeln der Sonne im Sommer und im Winter erreicht wird.
2. Größere Anlage planen
Eine weitere Möglichkeit, um den Solarertrag zu steigern, ist die Anlage etwas größer umzusetzen als benötigt. So kann im Winter ein höherer Solarertrag erzielt werden, wenn die Sonneneinstrahlung geringer ist.
3. CIGS-Module verwenden
Eine weitere Option sind sogenannte CIGS-Dünnschichtmodule. Die Abkürzung CIGS steht für Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid – ein Halbleitermaterial, das in besonders dünnen Schichten aufgetragen wird.
Im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen Solarzellen weisen CIGS-Module eine etwas geringere Effizienz auf. Doch dank der integrierten Reflektorfolie können sie bei diffusem Licht mehr Strom erzeugen als klassische Module.
CIGS-Module generieren daher im Winter höhere Erträge als kristalline Solarzellen.
4. Anti-Reflexions- und Schutzbeschichtungen anbringen
Auf dem Paneel angebrachte Antireflexbeschichtungen (AR-Beschichtungen oder ARC) können die Lichtdurchlässigkeit erhöhen und die Reflexion verringern. Dadurch kann mehr Sonnenlicht absorbiert werden, was zu einem höheren Wirkungsgrad der Solarzellen führt.
Es können auch Antireflexionsfolien verwendet werden. Diese haben eine spezielle Oberflächenstruktur, die die das Licht einkoppelt und weniger reflektiert.
5. Schneeräumung – Manuelle und automatische Lösungen
In der Regel erledigen die Module das ganz von selbst. Liegt auf den Modulen eine lockere Schneeschicht von 10 bis 15 Zentimeter, können die Module trotzdem grünen Strom erzeugen. Die Module erwärmen sich nämlich auch im Winter bei geringer Sonneneinstrahlung auf 20 bis 25 Grad. Durch diese Erwärmung schmilzt Schnee und Eis und rutscht aufgrund des Neigungswinkels von selbst hinunter.
Der Selbstreinigungseffekt ist umso größer, je steiler die Module montiert sind. In Gegenden mit hoher Schneelast werden die Module meist in einem stärkeren Neigungswinkel aufgestellt. So kann der Schnee einfach abrutschen.
Liegen mehr als 15 Zentimeter Schnee auf einem Photovoltaikmodul, so kann dieses keinen Strom mehr produzieren. Sonnenlicht kann eine Schneedecke dieser Dicke nicht durchdringen. In so einem Fall sollten die Paneele allerdings nur von Fachpersonal vom Schnee befreit werden. Die Verletzungsgefahr ist für Laien zu hoch.
Bitte kein Streusalz auf den Modulen verwenden! Dieses würde den Schnee zwar schmelzen, aber der Rahmen könnte vom Salz beschädigt werden. Darüber hinaus bleiben die Salzpartikel auf der Scheibe liegen, was zu einer geringeren Leistung führt.
Lieber Fachbetriebe engagieren. Sie sind mit einem entsprechenden Equipment wie Absturzsicherungen ausgestattet. Darüber hinaus stellen sie sicher, dass die Anlage beim Freiräumen nicht beschädigt wird.
Wie viel Schneelast halten Module aus?
In Regionen, wo viel Schnee fällt, sollten Module mit verstärktem Rahmen und dickeren Deckgläsern verwendet werden. So ist sichergestellt, dass sie erhöhten Druckbelastungen standhalten.
Die Belastbarkeit der Module ist im technischen Hersteller Datenblatt in Pascal (pa) angegeben. Wird die Pascal Angabe durch 9,8 dividiert, erhält man die Kilos pro Quadratmeter.
Durchschnittlich halten Paneele 2.400 Pascal stand. In Gebieten mit hoher Drucklast kommen aber auch Paneele mit bis zu 8.000 Pascal zum Einsatz.
Wie viel wiegt Schnee?
- 10 Zentimeter frischer Pulverschnee wiegt ca. 10 Kilogramm pro Quadratmeter
- 10 cm Nassschnee wiegt hingegen bis zu 40 Kilogramm pro Quadratmeter
Ein Modul mit 2.400 Pascal hält somit 245 Kilo aus, das entspricht ca. 60 cm nassem Schnee. Bei mehr Schnee ist die Anlage von einem Fachbetrieb von Schnee zu befreien. Andernfalls könnten die Module Schaden nehmen.
Das Modul kann auch stärker geneigt werden, um ein leichteres Abrutschen der Schneelast zu gewährleisten. Im Sommer wird die Strahlung aufgrund des Winkels dann aber schlechter aufgenommen.
Steigt durch die Module die Gefahr einer Dachlawine?
In sehr schneereichen Gebieten, wie etwa im Gebirge, ist das möglich. In Wien, wo es in der Regel weit weniger schneit, ist diese Gefahr sehr gering.
Wenn trotzdem Bedenken bestehen, kann ein Schneefanggitter am Dach Abhilfe schaffen. Die Anlage kann auch so geplant werden, dass die Gefahr von Schneeabgängen minimiert wird. Das lässt sich zum Beispiel durch eine bestimmte Versetzung der Module zueinander erreichen.
Automatische Lösungen
Eine Möglichkeit ist die Verwendung von Heizfolien, die auf der Modulrückseite angebracht werden und den Schnee elektrisch abtauen. Eine andere Option sind integrierte Modulheizungen, die die Oberfläche direkt erwärmen. Es gibt auch automatische Abdeckplanen, die den Schnee aktiv entfernen und die Module enteisen.
6. Wartung von Photovoltaik-Modulen im Winter
Solarpaneele sind äußerst kälteresistent und schützen sich außerdem dank Erwärmung selbst vor Schäden durch Schnee und Eis. Das bedeutet, dass sie im Winter keine spezielle Wartung benötigen. Die vom Hersteller empfohlenen Wartungszyklen von Photovoltaik Anlagen sollten aber trotzdem eingehalten werden.
Wenn die Paneele im Herbst nach Herstellerangaben gereinigt werden, kann die Stromproduktion im Winter etwas optimiert werden.
Aber auch hier gilt: Vorsicht, Verletzungsgefahr! Im Zweifelsfall lieber Profis mit entsprechender Ausrüstung engagieren.
Batteriespeicher und Eigenverbrauch im Winter maximieren
Das obige Beispiel zeigt eine Photovoltaik-Anlage mit 10,35 kWp mit einem Batteriespeicher mit 11,6 kWh an einem sehr bewölkten Tag im März. Die Darstellung zeigt den Stromverbrauch (hellgrüne Linie) des Haushaltes sowie die Photovoltaik-Erträge (gelbe Linie) und den Batteriespeicher (türkisfarbene Linie). Die hellgrünen Ausreißer sind Verbraucher (Wärmepumpe, Herd, Waschmaschine etc.). Der Batteriespeicher hat sich bis zum Abend hin entladen, sodass erst ab ca. 18:00 Strom aus dem Netz bezogen werden musste. Bei dem Beispiel oben wurden 6,9 kWh aus dem Netz bezogen.
Lohnt sich ein Batteriespeicher in der kalten Jahreszeit?
Im Winter sind die Tage kürzer und es stehen weniger Sonnenstunden für die Stromerzeugung zur Verfügung. Der tagsüber erzeugte Strom kann dann am Abend, wenn im Haushalt der größte Stromverbrauch stattfindet, durch den Speicher selbst genutzt werden. Je nach Größe des Speichers kann es vorkommen, dass dieser im Winter über mehrere Tage nicht vollgeladen wird. Über das Jahr gesehen steigt die Eigennutzungsquote mit Speicher auf bis zu 80 Prozent.
Anpassung des Verbrauchs
Im Winter kann das Verbrauchsverhalten durch gezielte Maßnahmen optimiert werden, um die Effizienz der Photovoltaikanlage zu maximieren. Geräte wie Heizungsanlagen oder Warmwasserbereiter haben einen sehr hohen Energiebedarf. Die Warmwasserbereitung kann z.B. von den Abendstunden auf die Mittagsstunden verschoben werden, wenn mehr Solarertrag zur Verfügung steht.
Auch das Wäschewaschen sollte zu Mittag erfolgen. Wer einen Batteriespeicher verwendet, ist bei der Nutzung des PV-Stroms flexibler.
Photovoltaik für Warmwasseraufbereitung und Heizung
Strom aus einer Photovoltaikanlage kann benutzt werden, um eine Wärmepumpe zu betreiben. Darüber hinaus kann man von einem Fachbetrieb einen elektrischen Heizstab im Warmwasserboiler montieren lassen. Dieser kann dann mit dem überschüssigen Strom der Photovoltaikanlage betrieben werden. Der Strom wird somit für die eigene Warmwasseraufbereitung verwendet und es wird kaum Strom ins Netz eingespeist.
Heizen benötigt viel Energie. Daher reicht die Anlage eines Einfamilienhauses normalerweise nicht aus, um allein mit dem Ertrag der Photovoltaikanlage zu heizen. Es muss also zusätzlich Energie aus dem öffentlichen Netz bezogen werden – aber natürlich weniger als ohne Photovoltaikanlage.
Tipp: Mit dem SonnenStrom-Tarif von Wien Energie bekommt man eine attraktive Vergütung für die ins Netz eingespeiste Sonnenenergie.
Fazit
Kein Grund, eine Photovoltaikanlage in den Winterschlaf zu schicken! Auch wenn sie im Winter nicht sehr hohe Erträge liefert, produziert sie einige Kilowattstunden Strom. Moderne Anlagen arbeiten effizient bei diffuser Strahlung und können an bewölkten Tagen Energie liefern. Darüber hinaus sind Photovoltaikanlagen sehr umweltfreundlich.
Mit einem Batteriespeicher kann man den tagsüber erzeugten Strom am Abend nutzen, und gezielte Maßnahmen zur Verbrauchssteuerung erhöhen die Effizienz der Anlage.
Besonders im Winter ist es wichtig, Strom zu sparen. So muss weniger Energie aus dem öffentlichen Netz zugekauft werden. Wir haben die besten Tipps, wie man im Winter Strom sparen kann, zusammengefasst.
