Ein Balkonkraftwerk darf über seinen Wechselrichter maximal 800 Watt Leistung an das Hausnetz abgeben. Gleichzeitig werden heute häufig vier Solarmodule mit zusammen rund 2.000 Watt beziehungsweise 2 kWp angeschlossen.
Auf den ersten Blick wirkt dieses Verhältnis widersprüchlich:
Warum installiert man 2.000 Watt Modulleistung, wenn der Wechselrichter nur 800 Watt abgeben kann?
Um diese Frage nicht nur theoretisch zu beantworten, haben wir die stündlichen Erzeugungsdaten einer 2-kWp-Anlage über einen Zeitraum von zehn Jahren ausgewertet.
Die Grundlage unserer Berechnung
Für das Rechenmodell wurden folgende Annahmen verwendet:
- installierte Modulleistung: 2 kWp
- Ausrichtung: Süd
- Neigung: 37 Grad
- angenommene Systemverluste: 20 Prozent
- Zeitraum: Januar 2014 bis Dezember 2023
- Auflösung: eine Stunde
- Anzahl der untersuchten Stunden: 87.648
Für jede einzelne Stunde wurde berechnet, wie viel Energie die PV-Anlage grundsätzlich erzeugen könnte und wie viel davon bei einer Begrenzung auf maximal 800 Watt übrig bleibt.
Das Ergebnis aus zehn Jahren
Ohne eine Begrenzung auf 800 Watt hätte die Anlage im untersuchten Zeitraum rund 20.972 kWh Solarstrom erzeugt.
Bei einer Begrenzung des Ausgangs auf 800 Watt blieben davon rund 17.014 kWh nutzbar. Etwa 3.958 kWh lagen rechnerisch oberhalb der Wechselrichtergrenze.
Damit ergibt sich folgende Verteilung:
| Ergebnis über zehn Jahre | Energiemenge |
|---|---|
| theoretisches Solarstrompotenzial | 20.972 kWh |
| trotz 800-W-Grenze nutzbar | 17.014 kWh |
| oberhalb von 800 W | 3.958 kWh |
| Anteil oberhalb der Grenze | 18,9 % |
| Anteil innerhalb der Grenze | 81,1 % |
Trotz der deutlich größeren Modulleistung konnten damit mehr als 81 Prozent des gesamten Solarstrompotenzials über den 800-Watt-Ausgang genutzt werden. Rund 19 Prozent wären bei einer reinen Begrenzung abgeschnitten worden.
Warum gehen nicht 60 Prozent der Energie verloren?
Die Module besitzen zusammen eine Nennleistung von 2.000 Watt. Das bedeutet jedoch nicht, dass sie den ganzen Tag mit 2.000 Watt arbeiten.
Die tatsächliche Leistung verändert sich ständig und hängt unter anderem ab von:
- Sonnenstand,
- Bewölkung,
- Jahreszeit,
- Temperatur,
- Einstrahlungswinkel,
- Verschattung und Verschmutzung.
Am Morgen, am späten Nachmittag, bei leichter Bewölkung und in großen Teilen des Winters liegt die Erzeugungsleistung häufig unterhalb von 800 Watt.
Die größere Modulfläche sorgt deshalb nicht nur für höhere Spitzen. Sie verbessert vor allem die Erzeugung in den Stunden, in denen weniger Sonnenenergie zur Verfügung steht.
Das ist der entscheidende Vorteil einer Überbelegung:
Ein 2-kWp-Modulfeld erreicht die 800 Watt früher am Morgen, hält sie länger am Nachmittag und liefert bei ungünstigem Wetter mehr Leistung als ein deutlich kleineres Modulfeld.
Wie häufig wurde die Grenze überschritten?
In den zehn untersuchten Jahren lag die durchschnittliche Stundenleistung in insgesamt 11.322 Stunden oberhalb von 800 Watt.
Das entspricht rund 27 Prozent der Stunden, in denen die Anlage überhaupt Strom erzeugte. Die höchste innerhalb einer Stunde gemittelte Leistung betrug rund 1.806 Watt.
Das bedeutet:
Die 800-Watt-Grenze wird zwar regelmäßig erreicht, aber nicht während der gesamten Solarstromerzeugung. In fast drei Vierteln der Erzeugungsstunden lag die Leistung vollständig innerhalb der Wechselrichtergrenze.
Im Durchschnitt rund 396 kWh pro Jahr oberhalb der Grenze
Über die zehn Jahre lagen durchschnittlich rund 396 kWh pro Jahr oberhalb von 800 Watt.
Gleichzeitig konnten jährlich durchschnittlich etwa 1.701 kWh über den 800-Watt-Ausgang genutzt werden.
Das vollständige jährliche Solarstrompotenzial lag im Mittel bei rund 2.097 kWh.
Vereinfacht ergibt sich damit:
Von etwa 2.100 kWh möglicher Jahreserzeugung bleiben nach der 800-Watt-Begrenzung ungefähr 1.700 kWh übrig.
Die tatsächlichen Werte schwankten von Jahr zu Jahr. Der rechnerisch abgeschnittene Anteil lag in den untersuchten Jahren zwischen rund 17 und 21 Prozent.
Die Verluste verteilen sich nicht gleichmäßig über das Jahr
Der Anteil oberhalb von 800 Watt ist im Frühjahr und Sommer am größten.
Im langjährigen Monatsdurchschnitt ergaben sich beispielsweise:
- Januar: rund 7,7 kWh oberhalb der Grenze
- März: rund 46,7 kWh
- April: rund 52,3 kWh
- Juni: rund 52,3 kWh
- September: rund 41,1 kWh
- Dezember: rund 6,3 kWh
Im März und April lagen durchschnittlich etwa 23 Prozent des möglichen Monatsertrags oberhalb von 800 Watt. Im Dezember waren es dagegen nur rund 9 Prozent.
Die 800-Watt-Begrenzung wirkt sich daher vor allem an ertragreichen Tagen und während der leistungsstarken Stunden rund um die Tagesmitte aus.
Ist die Energie oberhalb von 800 Watt automatisch verloren?
Bei einem einfachen System ohne Speicher kann die Ausgangsleistung des Wechselrichters nicht über 800 Watt steigen. Der darüberliegende Teil des Solarstrompotenzials wird dann abgeregelt.
Bei einem geeigneten Speichersystem kann ein Teil dieser Energie jedoch bereits auf der Gleichstromseite in den Akku geladen werden, bevor der Wechselrichter seine auf 800 Watt begrenzte Leistung an den Haushalt abgibt.
Die ermittelten rund 396 kWh pro Jahr stellen deshalb ein theoretisches Ladepotenzial dar.
Sie dürfen aber nicht automatisch als tatsächlich nutzbare Speicherenergie verstanden werden. In der Realität wird der nutzbare Anteil unter anderem begrenzt durch:
- den aktuellen Ladezustand des Speichers,
- seine maximale Ladeleistung,
- seine Kapazität,
- Lade- und Entladeverluste,
- Temperatur,
- Regelung und Verbrauchsverhalten.
Die Auswertung zeigt daher, wie viel Energie oberhalb der 800-Watt-Grenze vorhanden wäre – nicht, wie viel davon ein realer Speicher garantiert aufnehmen und später nutzbar abgeben kann.
Was die Auswertung nicht abbildet
Die Berechnung basiert auf Stundenwerten. Kurzzeitige Leistungsspitzen oder schnelle Wechsel zwischen Sonne und Wolken innerhalb einer Stunde werden dadurch geglättet.
Die Ergebnisse sind für die verwendete PVGIS-Stundenreihe exakt, aber keine sekundengenaue Simulation einer realen Anlage.
Auch der tatsächliche Eigenverbrauch des Haushalts wurde in dieser Rechnung noch nicht berücksichtigt. Selbst die Energie unterhalb von 800 Watt spart nur dann den vollständigen Strompreis, wenn sie zeitgleich im Haushalt verbraucht oder sinnvoll gespeichert wird.
Fazit: 2 kWp an 800 Watt sind nicht automatisch überdimensioniert
Ein 2-kWp-Modulfeld an einem 800-Watt-Wechselrichter verliert in unserem Zehnjahresmodell nicht den Großteil seiner Energie.
Das Ergebnis lautet:
Etwa 81 Prozent des Solarstrompotenzials bleiben trotz der 800-Watt-Grenze nutzbar. Rund 19 Prozent liegen oberhalb der Grenze.
Die größere Modulfläche erhöht nicht nur die Leistung an perfekten Sommertagen. Sie verbessert auch die Erzeugung morgens, nachmittags, im Winter und bei schwächeren Wetterbedingungen.
Ein Speicher kann einen Teil der ansonsten abgeregelten Energie nutzbar machen. Ob sich seine Anschaffung wirtschaftlich lohnt, hängt jedoch davon ab, wie häufig diese Energie tatsächlich gespeichert, später entladen und im eigenen Haushalt verbraucht wird.
Wie viel ist dieser zusätzliche Solarstrom finanziell wert?
Im nächsten Beitrag betrachten wir die Erzeugungskosten des Balkonkraftwerks, die Kosten jeder gespeicherten Kilowattstunde und die tatsächliche Amortisation.
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