Varianz des Solarertrags
Es werde Licht! Wenn Sie nicht gerade hinter einem Polarkreis leben, können Sie sich auf eine Sache verlassen: Morgen ist auch noch ein Tag.
"Die Sonne scheint nicht ständig" hört man ab und zu, insbesondere in Diskussionen die sich um die Verfügbarkeit solarer Energie drehen. Mal abgesehen davon, dass der Fusionsreaktor Sonne seit über 4 Milliarden Jahren 24/7 ununterbrochen scheint (und sich seine Leistung kontinuierlich leicht erhöht), ist die Tatsache, dass morgen auch noch ein Tag ist, sogar sicherer als das sprichwörtliche Amen in der Kirche.
Ja, es kann morgen bewölkt sein, regnen, schneien oder sich Nebel bilden, aber es wird nicht Nacht bleiben. Der Unterschied in der auf der Erde auftreffenden Strahlungsleistung im Tagesverlauf beträgt ca. Faktor 3,3 zwischen einem wolkenfreien und einem trüben Tag. Der Unterschied zwischen Sommer und Winter ist bei gleichen Wetterbedingungen ca. Faktor 2. Das bedeutet der Unterschied zwischen einem klaren Sommertag und einem trüben Wintertag kann durchaus ein Faktor von 6,6 sein. Die folgende Tabelle zeigt ein paar beispielhafte Werte:
| Bewölkung | Sommer | Winter |
|---|---|---|
| klar | 1000 W/m² | 500 W/m² |
| bewölkt | 600 W/m² | 300 W/m² |
| bedeckt | 300 W/m² | 150 W/m² |
Hinzu kommt, dass Wintertage bedeutend kürzer sind als Sommertage, was nochmals zu einer geringeren Strahlungsenergie führt. (Da die Strahlungsleistung auch nur eine kürzere Zeit am Tag zur Verfügung steht.)
Jahresverlauf
Im Detail wird das im Jahresverlauf an diesem Diagramm deutlich:
Während 1kWp an Leistung (ca. 4,5m² Solarfläche) April-August monatlich ca. 130-150 kWh liefert, sind es in den Monaten Dezember und Januar nur 40-50 kWh. Wenn also der übliche Bedarf in Ihrem Haushalt - sagen wir - 20kWh/Tag ist, dann bedeutet das einen Monatsbedarf von ca. 600kWh. Um diese im Januar und Dezember zu erreichen, ist folglich eine PV Modulleistung von 15kWp erforderlich. Mindestens.
In den Monaten April-August würde so eine Leistung einem täglichen Ertrag von ca. 75kWh entsprechen - wäre da nicht PV Oversizing.
Auch mit einem gut dimensionierten Kraftwerk von uns wird man also über die reguläre Versorgung des Haushalts hinaus sein Elektroauto in den Monaten November - Februar nur in Ausnahmefällen bzw. selten laden können. Den Rest des Jahres sicher ja - und das kostenlos.
Tagesverlauf
Ein sehr ähnliches Bild wie im Jahresverlauf zeigt sich im Tagesverlauf:
Im Sommer geht die Lichtkurve von 3:00 bis 18:00 (Südausrichtung), im Winter 6:00 bis 15:00. Nicht nur ist der Ertrag im Winter geringer, die lichtlose Zeit ist auch länger und ein Stromspeicher muss entsprechend mehr Kapazität bereitstellen um diese zu überbrücken.
Alle diese Probleme gibt es, aber ein erfahrener Anlagenbauer ist sich beim Design einer Photovoltaikanlage dieser Probleme bewusst und kann Lösungen anbieten.
PI*Daumen sollte die Kapazität des Stromspeichers in etwa folgenden Parametern entsprechen:
- Nicht kleiner in kWh als die reale (siehe Oversizing) kWp Leistung der PV Generatoren. Dies um zu verhindern, dass der Stromspeicher beim Laden mit mehr als 1C belastet wird.
- Im Idealfall 2 x durchschnittlicher Tagesverbrauch. Wenn Sie also im Schnitt 20kWh am Tag verbrauchen, sollte der Stromspeicher 40kWh sein.
- Mehr geht immer, kostet aber. Dazwischen geht auch und kann durch Ihr Verbrauchsverhalten optimiert werden.