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Rechner: Solar

Solarrechner: echter Stundenertrag, Ersparnis und Amortisation

Simuliert jede Stunde eines ganzen Jahres an deinem Standort mit NASA-Satellitenwetter und rechnet den Ertrag in Ersparnis, Amortisationszeit und vermiedenes CO₂ um.

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Ergebnisse

So funktioniert der Solarrechner

Die meisten PV-Rechner im Netz multiplizieren die Anlagengröße mit einer mittleren Zahl von „Volllaststunden“ oder „Sonnenstunden“. Diese Abkürzung verschluckt fast alles, worauf es ankommt: den Sonnenstand im Lauf der Jahreszeiten, bewölkte und klare Tage, wie heiß die Module im Juli werden und wie viel Strom du zu Hause tatsächlich nutzen kannst. Dieser Rechner nimmt den langen Weg. Sobald du einen Standort wählst, lädt er 8.760 Stunden echter, satellitengestützter Wetterdaten aus dem POWER-Projekt der NASA (Global-, Direkt- und Diffusstrahlung, Lufttemperatur und Wind) und simuliert deine Anlage Stunde für Stunde, so wie professionelle Ertragssoftware.

Für jede Stunde

  1. berechnet er den Sonnenstand am Himmel für deine Koordinaten;
  2. teilt er das gemessene Sonnenlicht in Direktstrahlung, diffuses Himmelslicht und vom Boden reflektiertes Licht auf;
  3. projiziert er jeden Anteil mit dem Himmelsmodell nach Hay–Davies auf die Modulebene (bei Nachführung folgt die Ebene der Sonne);
  4. zieht er die Reflexionsverluste bei flachem Einfallswinkel ab;
  5. schätzt er die Zelltemperatur aus Einstrahlung, Lufttemperatur und Wind und reduziert die Leistung mit dem Temperaturkoeffizienten der gewählten Modultechnik;
  6. wendet er deine Systemverluste und den Wechselrichterwirkungsgrad an und kappt die Leistung oberhalb der AC-Nennleistung des Wechselrichters.

Die Jahressumme ist dein Ertrag. Die Monatsbalken und die Kurven für den Durchschnittstag stammen aus derselben Stundenreihe. Sie zeigen also den tatsächlichen Jahresgang an deinem Standort statt einer Standardkurve.

Die Kernformel

P_ac(t) = min( P_inv , kWp × G_eff(t) / 1000 × [1 + γ × (T_cell(t) − 25)] × (1 − Verluste) × η_inv )

G_eff = G_beam × IAM(θ) + G_diffuse + G_reflected (W/m² auf der Modulebene) T_cell = T_air + G_eff / (U0 + U1 × Wind)

Dabei ist γ der Temperaturkoeffizient der Leistung (−0,24 %/°C bei Heterojunction bis −0,40 %/°C bei älteren polykristallinen Modulen), U0 und U1 beschreiben, wie gut die Module hinterlüftet sind, und η_inv ist der Wechselrichterwirkungsgrad (97 % gewichtet).

Rechenbeispiel: 6 kWp auf einem Haus in Bukarest

Mit den Voreinstellungen (6 kWp TOPCon-Module, 32° Neigung nach Süden, 14 % Verluste und Wetter von 2024) kommt die Simulation auf etwa 7.300 kWh pro Jahr, einen spezifischen Ertrag von rund 1.220 kWh/kWp und eine Performance Ratio von knapp 77 %. Der Juli bringt etwa dreimal so viel wie der Dezember.

Verbraucht der Haushalt 60 % davon direkt zu 0,25 €/kWh und speist den Rest für 0,06 €/kWh ein, ist jede kWh etwa 0,174 € wert. Im ersten Jahr spart er damit rund 1.270 €. Bei 6.600 € Anschaffungskosten, 60 € Wartung pro Jahr und einem Wechselrichtertausch im 13. Jahr hat sich die Anlage nach gut fünf Jahren bezahlt gemacht und bringt über 25 Jahre mehr als 30.000 € netto.

So liest du die Ergebnisse

  • Jahresertrag ist die AC-Energie am Zähler im ersten Jahr. In den Folgejahren sinkt er um die Degradationsrate (0,3–0,5 % pro Jahr bei modernen Modulen).
  • Mit dem spezifischen Ertrag (kWh/kWp) vergleichst du Standorte und Auslegungen unabhängig von der Größe.
  • Die Performance Ratio (PR) ist der Anteil des theoretischen Potenzials des Sonnenlichts, der im Netz ankommt. 75–85 % sind normal; ein niedrigerer Wert deutet auf Hitze, Clipping oder hohe Verluste hin.
  • Einstrahlung auf die Module ist die Sonnenenergie, die im Jahr auf einen Quadratmeter deiner geneigten Module trifft.
  • Amortisation, IRR und Kapitalwert vergleichen die Anlage damit, den Strom einfach zu kaufen. Liegt der IRR über deinem Kredit- oder Sparzins, ist das Geld in den Modulen besser angelegt.
  • Die Stromgestehungskosten (LCOE) zeigen, was jede kWh von deinem Dach über die Lebensdauer kostet. Vergleiche sie mit deinem Strompreis.

Typische Werte

Standort Beste Neigung Spezifischer Ertrag (fest, Süd)
Oslo, Norwegen 40–45° 850–950 kWh/kWp
London, Großbritannien 35–40° 900–1.000 kWh/kWp
Berlin, Deutschland 35–38° 950–1.050 kWh/kWp
Bukarest, Rumänien 32–35° 1.200–1.300 kWh/kWp
Madrid, Spanien 32–35° 1.550–1.700 kWh/kWp
Phoenix, USA 28–32° 1.750–1.900 kWh/kWp
Atacama, Chile 22–26° 2.100–2.400 kWh/kWp

Tipps für mehr Ertrag

  • Erhöhe den Eigenverbrauch. Jede selbst genutzte kWh ist den vollen Strompreis wert, eingespeiste kWh bringen oft nur ein Viertel davon. Lass Spülmaschine, Warmwasserbereiter und Wallbox mittags laufen oder ergänze einen Heimspeicher.
  • Keine Angst vor Ost-West-Dächern. Sie verlieren 10–20 % des Jahresertrags, liefern aber eine breitere Tageskurve, die besser zum Haushaltsverbrauch passt.
  • Wähle den Generator etwas größer. Ein DC/AC-Verhältnis von 1,1–1,3 ist normal; der kleine Clipping-Verlust wird durch einen günstigeren Wechselrichter und mehr Energie morgens, abends und im Winter mehr als ausgeglichen.
  • Halte die Module kühl. Ein Gestell mit Luftspalt hinter den Modulen läuft einige Grad kühler als dachbündig montierte Module. In heißen Regionen bringt das 2–4 % mehr Energie.
  • Prüfe die Neigung. Mit dem Rechner für den Neigungswinkel siehst du, wie viel eine steilere oder flachere Montage an deinem Standort bringt oder kostet.

Grenzen

Verschattung durch Bäume, Schornsteine oder Nachbargebäude ist im Modell nicht enthalten. Liegt ein Teil deines Dachs im Schatten, erhöhe die Systemverluste entsprechend. Die Wetterdaten von NASA POWER stammen aus Satellitenmessungen mit etwa 50 km Auflösung; sehr lokale Effekte (Küstennebel, Gebirgstäler) werden geglättet. Das Wetter schwankt von Jahr zu Jahr um ±5–8 %, was du mit der Option Wetterjahr testen kannst. Die Finanzergebnisse berücksichtigen keine Steuern, keine Finanzierung und keine Tarifänderungen über die eingestellte Preissteigerung hinaus.

Methode & Annahmen

Für jede der 8.760 Stunden des gewählten Jahres berechnen wir den Sonnenstand, teilen die per Satellit gemessene Einstrahlung in Direkt-, Diffus- und Reflexionsanteil auf und projizieren sie auf deine Module (Hay–Davies-Modell). Danach ziehen wir die Einfallswinkelverluste ab, schätzen die Zelltemperatur aus Lufttemperatur, Wind und Einstrahlung und rechnen mit dem Temperaturkoeffizienten des Moduls, deinen Verlusten, 97 % Wechselrichter-Wirkungsgrad und der Begrenzung auf die AC-Nennleistung des Wechselrichters in AC-Leistung um.

Geld: Wert im ersten Jahr = Ertrag × (Eigenverbrauchsanteil × Strompreis + Einspeiseanteil × Einspeisevergütung). In jedem Folgejahr sinkt der Ertrag durch Degradation und die Preise steigen; die Wartungskosten wachsen um 2 % pro Jahr, und im 13. Jahr wird der Wechselrichter getauscht. Amortisiert ist die Anlage, sobald der kumulierte Nettoertrag positiv wird. LCOE = abgezinste Lebensdauerkosten ÷ abgezinste Lebensdauer-Energie.

Häufige Fragen

Wie viel Strom erzeugt eine PV-Anlage mit 6 kW im Jahr?
Das hängt vor allem von Sonneneinstrahlung und Ausrichtung ab. Eine gut ausgerichtete Anlage mit 6 kWp erzeugt in Deutschland oder Großbritannien rund 5.000–6.000 kWh im Jahr, in Rumänien oder Norditalien 7.000–8.000 kWh und in Spanien, Texas oder Australien 9.000–11.000 kWh. Gib oben deine Adresse ein, dann bekommst du einen Wert, der mit echtem Stundenwetter simuliert ist.
Welcher spezifische Ertrag (kWh/kWp) ist gut?
Der spezifische Ertrag ist die Jahresenergie geteilt durch die Anlagengröße. Grobe Richtwerte: Unter 900 kWh/kWp ist schwach (Nordeuropa, starke Verschattung oder steile Norddächer), 1.000–1.300 ist typisch für Mitteleuropa, 1.400–1.700 sehr gut (Mittelmeerraum, Süden der USA), und über 1.800 ist außergewöhnlich (Wüsten, Nachführsysteme).
In welche Richtung sollten Solarmodule zeigen?
Auf der Nordhalbkugel bringt eine Ausrichtung genau nach Süden (Azimut 180°) den höchsten Jahresertrag, auf der Südhalbkugel genau nach Norden. Ost- oder Westdächer verlieren meist nur 10–20 % und verteilen die Erzeugung auf Morgen oder Abend, was den Eigenverbrauch erhöhen kann.
Wann hat sich eine PV-Anlage amortisiert?
In den meisten Teilen Europas amortisieren sich Anlagen auf Wohnhäusern in 5–10 Jahren, wenn der Haushalt einen großen Teil des Stroms direkt verbraucht. Die größten Hebel sind der Strompreis, den du dir sparst, der Eigenverbrauchsanteil (eingespeister Strom bringt meist viel weniger) und die Anlagenkosten pro kWp.
Warum liegt mein Ergebnis unter Nennleistung mal Sonnenstunden?
Echte Anlagen verlieren Energie durch Wärme (Module büßen pro °C über 25 °C etwa 0,3–0,4 % Leistung ein), durch die Umwandlung im Wechselrichter, Verkabelung, Verschmutzung, Fehlanpassung und Reflexion bei flachem Sonnenstand. Eine Performance Ratio von 75–85 % ist normal; dieser Rechner bildet jeden dieser Effekte Stunde für Stunde ab.
Funktioniert der Rechner überall auf der Welt?
Ja. Er lädt satellitengestützte Wetterdaten von NASA POWER für jeden Breiten- und Längengrad der Erde. Du kannst also ein Balkonkraftwerk in Oslo und einen Solarpark in der Atacama mit derselben Methode berechnen.

Quellen & Literatur

  1. NASA POWER: Prediction Of Worldwide Energy Resources (stündliche Daten-API)
  2. Dobos, A. P. (2014). PVWatts Version 5 Manual. NREL/TP-6A20-62641
  3. Hay, J.E. & Davies, J.A. (1980). Calculation of the solar radiation incident on an inclined surface
  4. Faiman, D. (2008). Assessing the outdoor operating temperature of photovoltaic modules. Progress in Photovoltaics 16(4)
  5. IRENA: Renewable Power Generation Costs

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