Balkonkraftwerk Ertrag im Winter: Lohnt sich das?

Solarmodule heißen gerne auch Sonnenmodule, da sie die Sonnenenergie in Strom umwandeln. Dementsprechend erzeugt eine Balkonanlage in den Sommermonaten die meiste Energie. In den Wintermonaten aber, wenn viel Energie verbraucht wird, sinkt der Ertrag eines Balkonkraftwerks auf ein Drittel bis ein Viertel.

Unser Rat

Dass die Sonne im Winter in unseren Breiten kürzer und weniger intensiv scheint als im Sommer, daran lässt sich nichts ändern. Dass Solarmodule meistens für einen Betrieb von bis zu minus 40 Grad Celsius ausgerichtet sind, dürfte nicht jedem Besitzer eines Balkonkraftwerks geläufig sein. Damit können im Winter bei gleicher Einstrahlung wie im Sommer sogar höhere Leistungen erzielt werden, wie sie bei Standard-Testbedingungen bei 25 Grad erreicht werden. Steigt die Temperatur der Module im Sommer auf 60 Grad, sinkt der Ertrag um bis zu 20 Prozent aufgrund der Hitze.

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Lohnt sich der Balkonkraftwerk-Ertrag im Winter?

Bei der Höhe des Ertrags eines Balkonkraftwerks ist zunächst einmal der Standort wichtig. Unter optimalen Bedingungen, was in erster Linie Ausrichtung, Neigung oder Verschattung betrifft, kann eine kleine PV-Anlage mit einer Leistung von 600 Watt in Süddeutschland bis zu 580 Kilowattstunden Strom erzeugen. In Norddeutschland liegt dieser Wert rund 10 Prozent niedriger.

Entscheidend für den Ertrag ist demnach die Globalstrahlung. Diese setzt sich aus direkter und indirekter Strahlung zusammen. Die Direktstrahlung trifft ungehindert auf die Erdoberfläche auf. Die indirekte Strahlung, oder Diffusstrahlung, ist das, was nach der Streuung und Reflexion durch Wolken, Verschmutzung und Feuchtigkeit noch auf die Erde trifft. Die Globalstrahlung teilt sich in Deutschland gewöhnlich je zur Hälfte direkt und indirekt auf. Im Jahresmittel liegt sie bei ungefähr 125 Watt pro Quadratmeter Erdoberfläche.

Wie unterscheidet sich die Globalstrahlung im Sommer und Winter?

Es kommt nicht überraschend, dass die Globalstrahlung im Jahresverlauf sehr unterschiedlich ist und die Erträge einer Photovoltaikanlage im Sommer deutlich höher sind als im Winter. Messungen sowohl des Deutschen Wetterdiensts DWD als auch der Hochschule Trier/Umweltcampus Birkenfeld bestätigen dies eindeutig.

Der DWD hat für den Zeitraum 1991 bis 2020 Werte zwischen 975 und 1.259 Kilowattstunden (kWh) pro Quadratmeter ermittelt. Die großen Unterschiede sind auf die Region zurückzuführen. So liegen die Werte im Sauerland und in der norddeutschen Tiefebene am unteren Ende der Skala, in weiten Gebieten Bayerns und Baden-Württembergs am oberen Ende. In der Erhebung setzt sich der Mittelwert der Globalstrahlung von 1.086 kWh aus den Sommermonaten April bis September mit 845 kWh/m² und den Wintermonaten Oktober bis März mit 241 kWh/m² zusammen. Dies ergibt ein Verhältnis von ungefähr 3:1 von sommerlicher zu winterlicher Strahlung.

Im Vergleich der monatlichen spezifischen Erträge in Deutschland hat die Hochschule Trier für die Jahre 2012 bis 2020 ermittelt, dass in den sechs Wintermonaten der Anteil des jährlichen Gesamtertrags nur rund 27 Prozent, also nur ein knappes Viertel beträgt.

Was beeinflusst die Intensität der Strahlungsenergie?

Es gibt mehrere Faktoren, die den Ertrag einer Photovoltaikanlage wie zum Beispiel eines Balkonkraftwerks beeinflussen:

Wegstrecke: Mit jedem Kilometer nimmt die Intensität der Strahlungsenergie ab. Am Äquator ist der Weg der Strahlung am kürzesten.

Geografische Höhe: Die Luftschicht streut die Strahlung, absorbiert und reflektiert sie. Die dünnere Luft an höheren Standorten lässt mehr Strahlung durch.

Luftqualität: Saubere Luft lässt mehr Strahlung durchdringen als schmutzige.

Wetter und Klima: beeinflussen die Qualität der Luftschicht.

4 hilfreiche Tipps für die optimale Nutzung von Wintersonnen

Tipp #1: Sauberkeit

Den besten Ertrag bringt eine saubere PV-Anlage, weshalb sie regelmäßig gemäß Herstellerangaben vorsichtig gereinigt werden muss. Denn auf den Solarmodulen setzen sich gerne Staub, Laub und andere Ablagerungen ab. Im Winter beeinträchtigt Schnee auf den Modulen deren Leistungsfähigkeit.

Als Gartenbauingenieur empfehle ich, dass Fachleute alle paar Jahre, je nach Verschmutzung der Module, eine professionelle Reinigung vornehmen. Die Spezialisten haben die passenden Reinigungsmittel und kennen die sensiblen Stellen der Anlage. Bei dieser Reinigung wird das Balkonkraftwerk am besten gleich gewartet.

Tipp #2: Schnee entfernen

Liegt zu viel Schnee auf den Solarmodulen, kann der Ertrag im schlimmsten Fall auf null fallen. Bei schräg angebrachten Modulen, auf denen der Schnee nicht von allein abrutscht, muss darauf geachtet werden, diesen zu entfernen, sobald es 10 Zentimeter oder mehr sind. Denn vor allem nasser Schnee hat ein hohes Gewicht und kann die Anlage beschädigen.

Sind die Solarmodule nur teilweise von Schnee bedeckt, kann sich der Ertrag sogar erhöhen, da die weiße Oberfläche die Strahlung reflektiert.

Tipp #3: Optimale Solarmodule

Die gängigsten Solarmodule bestehen aus Kristallin. In Regionen, in denen es im Winter zudem häufig neblig ist, sind besonders gut geeignet Dünnschicht-Module mit Cadmium-Tellurid . Sogenannte CIGS-Module sind bei reflektierendem Schnee eine Alternative. Der Nachteil dieser teureren Alternativen ist allerdings deren geringerer Wirkungsgrad.

Tipp #4: Planung

Bereits bei der Planung des Balkonkraftwerks sollte berücksichtigt werden, dass die Sonne in den Wintermonaten tiefer steht und in einem anderen Winkel auf die Module trifft. Soll sich der Balkonkraftwerk-Ertrag im Winter lohnen, müssten die Solarmodule möglichst steil und exakt nach Süden ausgerichtet werden. Da im Sommer weniger steil gestellte Module den größten Ertrag bringen, greift man zu Anlagen, die in der Lage sind, Neigungswinkel und Ausrichtung zu ändern.

Ein wichtiger Punkt bei der Frage, ob sich der Ertrag im Winter lohnt, ist die Verschattung, weshalb eine Schattenanalyse in der Planungsphase auf jeden Fall ratsam ist.