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☀️ Photovoltaik & Solar
Grundlagen von Leistung, Energie und Ertrag einer PV-Anlage. Wähle unten selbst, wie tief du einsteigen möchtest.
Begriff zuerst
Bevor du eine Formel einsetzt, kläre, welche physikalische Größe gemeint ist und welche Einheit dazugehört.
Formel umstellen
Gesuchte Größe markieren, Formel nach ihr umstellen, Einheiten vereinheitlichen und erst dann Zahlen einsetzen.
Plausibilität
Passt das Vorzeichen, die Größenordnung und die Einheit? Eine kurze Kontrolle findet viele Rechenfehler.
Dein Lernpfad
Photovoltaik
PV-Module wandeln Sonnenlicht über den photoelektrischen Effekt direkt in Gleichstrom um. Die Nennleistung wird in Watt-Peak (Wp) unter Standard-Testbedingungen (1000 W/m², 25°C Zelltemperatur) angegeben. Formel: E = P·t (vereinfacht, ohne Wetter- und Verschattungseinflüsse).
Volllaststunden
Da die Sonneneinstrahlung schwankt, wird der Jahresertrag über Volllaststunden abgeschätzt: So viele Stunden müsste die Anlage mit Nennleistung laufen, um denselben Jahresertrag zu erzielen. In Deutschland liegen diese je nach Standort, Ausrichtung und Neigung meist bei rund 900–1100 h/Jahr.
Wechselrichter-Wirkungsgrad
Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Module in netzkonformen Wechselstrom um. Moderne Geräte erreichen europäische Wirkungsgrade von rund 97–98 %.
Eigenverbrauchsquote
Die Eigenverbrauchsquote gibt an, welcher Anteil des selbst erzeugten PV-Stroms direkt im Haushalt verbraucht statt eingespeist wird; ein Batteriespeicher erhöht sie typischerweise von rund 25–35 % ohne Speicher auf 55–80 % mit Speicher.
Rechenmethode
Diese Reihenfolge funktioniert bei vielen Elektrotechnik-Aufgaben und macht Rechenwege nachvollziehbar.
Einsteiger-Erklärung
Eine PV-Zelle erzeugt bei Lichteinfall eine Gleichspannung – je mehr Sonne auf die Zellfläche trifft, desto mehr Leistung liefert das Modul. Die Herstellerangabe in Watt-Peak (Wp) gilt für ideale Laborbedingungen; im Alltag schwankt die tatsächliche Leistung mit Tageszeit, Wetter, Jahreszeit und Ausrichtung des Dachs.
Ein Wechselrichter wandelt den erzeugten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um, damit er im Haus genutzt oder ins Netz eingespeist werden kann.
Fortgeschrittene Hinweise
- Die Nennleistung (Wp) wird unter Standard-Testbedingungen (STC: 1000 W/m², 25°C Zelltemperatur, Lichtspektrum AM 1.5) gemessen – reale Erträge liegen wegen Temperatur, Verschattung und Einstrahlungswinkel meist darunter.
- Module verlieren bei steigender Zelltemperatur an Leistung (Temperaturkoeffizient meist ca. −0,3 bis −0,4 %/K bezogen auf 25°C), weshalb eine gute Hinterlüftung den Ertrag verbessert.
- In Deutschland liegt der Jahresertrag freistehender, gut ausgerichteter PV-Anlagen grob bei 900–1100 kWh pro kWp installierter Leistung, abhängig von Standort, Ausrichtung und Neigung.