Letzte Aktualisierung: 14.11.2022

PV-Anlagen-Leistung pro m2 einfach berechnen!

Eine Photovoltaikanlage erzeugt Solarstrom, etwas genauer gesagt, wandeln die Solarzellen die Strahlungsenergie der Sonne in elektrische Energie. Je größer die Leistung einer PV-Anlage, desto mehr Strom kann theoretisch produziert werden. Doch was bedeutet Leistung und wie bemisst sich die Leistung einer Solaranlage? Im folgenden Beitrag finden Sie alles rund ums Thema Leistung einer PV-Anlage.

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Das Wichtigste in Kürze

  • Die Leistung einer PV-Anlage wird in Watt (W) angegeben und hängt von der Sonneneinstrahlung ab; sie ändert sich also ständig.
  • Um PV-Anlagen vergleichen zu können, werden Leistungen unter Standardtestbedingungen (STC) angegeben.
  • Geht es um die erzeugte Energie, so wird die erzeugte Leistung mit der Zeit multipliziert.
  • Die elektrische Leistung einer Solaranlage ergibt sich aus dem Produkt von elektrischer Spannung und Stromstärke.
  • Je höher die flächenspezifische Photovoltaik-Leistung in kWpeak pro m2, desto effizienter die Solaranlage.
  • Je nach Solarmodulgröße und -leistung variiert der Flächenbedarf in m2 pro kWp.
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Begriffsabgrenzung: Energie und Leistung

In der Elektrotechnik steht der Begriff Strom für elektrische Energie. Energie ist das Potential oder auch die Fähigkeit, Arbeit zu verrichten. Arbeit – im Englischen „work“ – ist in der Physik mit dem Kürzel „W“ versehen.

Leisteten wir kontinuierlich über einen begrenzten Zeitraum, so wurde umgangssprachlich die Arbeit vollbracht. Wie umfassend die Arbeit schlussendlich ist, hängt mit unserer Leistung und dem Arbeitszeitraum zusammen. So ergibt sich die grundlegende physikalische Formel:

 

\(Arbeit= Leistung\cdot Zeit\)

\(W= P\cdot t\)

 

Wobei W für Work, P für Power, also Leistung, und t für Time steht. Die elektrische Energie (Energy, „E“), also die Arbeit, die Strom verrichten kann, ergibt sich aus der elektrischen Spannung (U) und der Stromstärke (I) über einen Zeitraum (t). Grundsätzlich gilt:

 

\(E= U\cdot I \cdot t\)

 

So folgt für die elektrische Leistung (P):

 

\(P=U\cdot I\)

 

Die Arbeit bzw. Energie wird in der Elektrotechnik in der Einheit Kilowattstunde (kWh) gemessen. Watt (W) ist die Einheit der Leistung.

Leistungsangaben einer PV-Anlage

Die Erzeugungsleistung einer PV-Anlage wird in Watt (W) angegeben und hängt von der Sonneneinstrahlung ab; sie ändert sich also ständig. Hinzu kommen ggf. die Vorsilben Kilo (k) für Tausend, Mega (M) für Millionen oder auch Giga (G) für Milliarde.

Um PV-Anlagen vergleichen zu können, wurde ein standardisiertes Messverfahren entwickelt, bei dem die Leistungsabgabe gemessen wird. Diese wird – abgeleitet von den Standard Test Conditions – als STC-Leistung, oder Peak-Leistung bezeichnet und in Abgrenzung zur real erzeugten Leistung in Watt Peak (Wp) angegeben. Die Peak-Leistung gibt die installierte Leistung an. Die installierte Leistung ist – außer unter STC – ungleich der Erzeugungsleistung einer Photovoltaikanlage.

Experten-Wissen Standard Test Conditions (STC): Die Standardtestbedingungen setzen sich aus drei Faktoren zusammen: Die Temperatur in der Solarzelle beträgt 25 °C, die solare Strahlung 1000 W/m2 und die Luftmasse 1,5 AM.

Mit einer installierten Leistung von 10 kWp erzeugt eine Solaranlage unter STC in 3 Stunden (h)30 kWh Strom. Verändern sich die Umgebungsfaktoren Solareinstrahlung, Temperatur und Luftmasse so weicht dietatsächliche Erzeugungsleistung (kW) einer PV-Anlage von derinstallierten Leistung (kWp) ab.

Grundsätzlich kann davon ausgegangen werden, dass eine höhere Einstrahlung zu einer höheren Leistung der Photovoltaikanlage führt, wohingegen niedrigere Einstrahlungen auch niedrigere Leistungswerte zur Folge haben. Dagegen ist es bei den Temperaturen umgekehrt. Höhere Temperaturen führen zu niedrigeren Leistungswerten, niedrigere Temperaturen dagegen zu höheren.

Photovoltaik-Leistung pro m2

Eine Solaranlage besteht meist aus mehreren Solarmodulen. Um die genaue Photovoltaikleistung pro m2 Ihrer Anlage zu berechnen, teilen Sie die installierte Leistung kWp durch die gesamte Fläche der Solarmodule (m2).

Da die mögliche Anlagen-Größe der Solaranlage durch die vorliegende Dach- oder Fassadenfläche begrenzt ist, soll idealerweise die maximale PV-Leistung realisiert werden. Je nach verwendeten Modultechniken, Herstellern, Modellen ergeben sich unterschiedliche flächenspezifische Leistungen in kWpeak pro m2.

Je höher die spezifische Photovoltaik Leistung pro m2, desto besser. Die vorliegende Fläche wird effizienter genutzt und Solarerträge fallen höher aus. Das wirkt sich positiv auf die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage aus.

Wollen Sie bereits vor dem Kauf die Photovoltaik Leistung pro m2 einer Solaranlage (Anlagenleistung) oder eines Solarmoduls (Modulleistung) berechnen, kann die folgende Formel angewendet werden:

\(Flächenspezifische \space Leistung =\)

\( \frac{Anlagenleistung\space kW_p}{Fläche\space (m^2)}\)

Die Tabelle veranschaulicht die Photovoltaik-Leistung pro Fläche in kWp pro m2 und die Anzahl der benötigten Solarmodule je Modulleistung:
PV-Leistung Anzahl 200 Wp (1,6 m2) Anzahl 300 Wp (1,6 m2) Anzahl 350 Wp (1,7 m2) Anzahl 400 Wp (1,7 m2)
1 kWp 5 4 3 3
2 kWp 10 7 6 5
3 kWp 15 10 9 8
4 kWp 20 14 12 10
5 kWp 25 17 15 13
6 kWp 30 20 18 15
7 kWp 35 24 20 18
8 kWp 40 27 23 20
9 kWp 45 30 26 23
10 kWp 50 34 29 25
11 kWp 55 37 32 28
12 kWp 60 40 35 30
kWp pro m2 0,125 0,184 0,203 0,235
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Photovoltaik-Fläche berechnen: so geht’s!

Wollen Sie die Photovoltaik-Fläche berechnen lohnt sich ein Blick auf die Solarpanel-Leistung pro m2. Je nach Solarmodulgröße und -leistung variiert der Flächenbedarf in m2 pro kWp:

  • 250 W Modul mit 1,6 m2 = 6,40 m2/kWp
  • 300 W Modul mit 1,6 m2 = 5,33 m2/kWp
  • 350 W Modul mit 1,7 m2 = 4,86 m2/kWp
  • 400 W Modul mit 1,7 m2 = 4,25 m2/kWp

So erreichen Sie eine Photovoltaik-Leistung von 10 kWp mit einer Fläche zwischen 42,5 m2 und 64 m2. Eine Solarleistung von 5 kWp passt je nach Solarmodul auf eine nutzbare Dachfläche von 21,25 m2 bis 32 m2. Für eine Photovoltaikanlage mit 3 kWp Leistung sind zwischen 12,75 m2 und 19,2 m2 Fläche erforderlich.

Tabelle: Wieviel Solarleistung passt auf ein durchschnittliches Einfamilienhaus?
Leistung pro Modul Modul-Größe Leistung Dachfläche (30 m2) Leistung Dachfläche (40 m2) Leistung Dachfläche (50 m2)
150 Wp 1,5 m2 3 kWp 4 kWp 5 kWp
200 Wp 1,5 m2 4 kWp 5,2 kWp 6,6 kWp
250 Wp 1,6 m2 4,5 kWp 6,25 kWp 7,75 kWp
300 Wp 1,6 m2 5,4 kWp 7,5 kWp 9,3 kWp
350 Wp 1,7 m2 5,95 kWp 8,05 kWp 10,15 kWp
400 Wp 1,7 m2 6,8 kWp 9,2 kWp 11,6 kWp

Herstellende Unternehmen sowie Forschung und Entwicklung arbeiten kontinuierlich an Effizienzsteigerungen in Photovoltaik: wie viel kWp pro m2 zukünftig realisiert werden kann, hängt von den Leistungssteigerungen der Solarmodule ab. Je höher die Photovoltaik Leistung pro m2, desto geringer der Flächenbedarf im Zuge der Energiewende und desto höher die Solarerträge von PV-Anlagenbetreiber:innen.

Leistungsfähigkeit und Solarstrahlung

Die Leistung einer PV-Anlage ergibt sich aus zwei wesentlichen Komponenten: der leistungsfähigen technischen Vorrichtung und der standortspezifischen Solareinstrahlung.

Betrachten wir zunächst die leistungsfähige Solarmodulfläche. Diese stellt alle Voraussetzungen zur Stromerzeugung bereit, ist ohne Lichteinfall jedoch nutzlos. Die von den herstellenden Unternehmen angegebenen Leistungswerte der Solarmodule basieren meist auf Laborwerten unter STC.

Eine zusätzliche Degradation der verbauten technischen Komponenten über die Nutzungsdauer reduziert ebenfalls die tatsächliche Leistungsfähigkeit von Solarmodulen. Erfahrungswerte und historische Messdaten lassen trotzdem genaue Prognosen von PV-Erzeugungsleistungen zu.

Die zweite ausschlaggebende Komponente der tatsächlichen Leistung einer Photovoltaikanlage ist die Solarstrahlung. Eine Maß für die Solarstrahlung ist die Globale Horizontale Einstrahlung (kurz: GHI). Die GHI gibt die flächenbezogene Solareinstrahlung in kWh/m2 an.

Die Tabelle zeigt die Photovoltaik Leistung pro m2 unter der standortbedingten GHI bei optimalem Neigungswinkel und Südausrichtung der Solarfläche.
Standort mit opt. Neigungswinkel GHI kWh/m2 pro Tag kWh/kWp pro Tag kWh/kWp im Jahr
Flensburg 38° 2,715 2,729 996,1
Hannover 37° 2,847 2,839 1036,2
Chemnitz 38° 2,982 2,992 1093,3
Köln 36° 2,924 2,888 1054,2
Nürnberg 36° 3,106 3,056 1115,3

Demnach variiert die Erzeugungsleistung einer 10 kW Solaranlage je nach Standort und Ausrichtung. Auch die tatsächliche Photovoltaik-Leistung pro m2 hängt von der Solareinstrahlung ab. Der Solarstrom in kWh pro kWp im Jahr gibt Aufschluss über die Frage: Wie viele kWh produziert eine Photovoltaikanlage am Tag? Beträgt die Leistung einer PV-Anlage 10 kW, erzeugt diese im Durchschnitt in:

  • Flensburg 9961 kWh pro Jahr und 27,29 kWh am Tag.
  • Hannover 10362 kWh pro Jahr und 28,39 kWh am Tag
  • Chemnitz 10933 kWh pro Jahr und 29,95 am Tag.
  • Köln 10542 kWh pro Jahr und 28,88 kWh am Tag.
  • Nürnberg 11153 kWh pro Jahr und 30,56 kWh am Tag.
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Häufige Fragen (FAQ) zur Leistung einer PV-Anlage

Wie viel kWp pro m2?

Je nach Solarmodulgröße und -leistung beträgt die Photovoltaik-Leistung pro m2 bei 200 Wp 0,125 kWp pro m2 und bei 400 Wp 0,235 kWp pro m2. Mit zunehmenden Effizienzsteigerungen bei Solarmodulen steigt auch die Leistung kWp pro m2, wobei der Trend von größeren Solarmodulen dem entgegenwirkt.

Wie viel produziert eine Photovoltaikanlage am Tag?

Es kommt auf den Standort bzw. die Solareinstrahlung und die technische Ausgestaltung der Photovoltaikanlage an. Eine 10 kWp Solaranlage erzeugt in Flensburg rund 27,29 kWh am Tag, in Nürnberg rund 30,56 kWh am Tag.

Wie viel Fläche pro kWp Photovoltaik-Leistung?

1 kWp dividiert durch die Solarpanel-Leistung ergibt die erforderliche Anzahl an Solarmodulen für 1 kWp. Die Anzahl multipliziert mit der Fläche des ausgewählten Solarmoduls ergibt die Fläche pro kWp. Bei einem 300 Wp Modul beträgt die Fläche rund 5,33 m2.

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