Die Verwirrung um das Watt-Peak

In der Photovoltaikbranche hat sich seit vielen Jahren die Einheit Wp (sprich Watt Peak) etabliert, die die elektrische Leistung eines Solarmoduls oder einer Solarzelle bei einer definierten Einstrahlung, einer definierten Zelltemperatur und einer bestimmten spektralen Zusammensetzung des Lichtes beschreibt (man nennt das STC). Dass zum Erzielen einer bestimmten elektrischen Leistung natürlich eine bestimmte Modulfläche notwendig ist und dass die Größe der Modulfläche die z.B. zu einer elektrischen Leistung von 100Wp führt sehr stark von der betrachteten Technologie (Dünnschicht, monokristallin, polykristallin) abhängt ist für den Fachmann eine Selbstverständlichkeit. Technische Laien sind von diesen Zusammenhängen jedoch oft mehr verwirrt als erhellt.

Wenn ein Architekt über die Integration von Photovoltaik in seinen Gebäudeentwurf nachdenkt interessieren ihn in der Regel folgende Fragen. Wieviel Strom kann ich auf einer Fläche von z.B. 100m² erzeugen, wieviel kostet die Anlage und – bei Architekten besonders wichtig, – wie sehen die Elemente aus ?

Was nutzt ihm die Aussage, dass man auf dieser Fläche mit kristallinen Modulen auf dieser Fläche ca. 12,5kWp installieren kann, dass es mit Dünnschichtmodulen auf Siliziumbasis nur ca. 6kWp werden und das man mit CdTd Modulem vielleicht 8kWp werden?

Noch verwirrender wird die Sache anschließend, wenn behauptet wird ein CdTd Modul bringe ja in bestimmten Einbausituationen nicht nur 900kWh/kWp wie ein kristallines Module sondern sogar 980kWh/kWp.

Das Rätsel, um die für den jeweiligen Anwendungsfall beste Wahl eines Solarmodules bzw. einer bestimmten Solartechnologie verkompliziert sich dann noch ein weiteres mal, wenn die unterschiedlichen Systempreise für die jeweilige Technologie offenbar werden.

Klar, der Profi sagt “Das ist doch alles kein Problem”, ein wenig hier umgerechnet und dort simuliert und schon liegt die richtige Entscheidung glasklar auf der Hand.

Dass die Profibotschaft nur in den seltensten Fällen in allen Details beim technischen Laien ankommt wird erkennbar, wenn man sich nur mal die immer wieder ähnlich gestellten Fragen im Photovoltaikforum anschaut. Aus meiner beruflichen Praxis könnte ich eine endlose Anzahl von Fällen berichten, wo potenzielle Photovoltaikkunden nicht im geringsten verstanden hatten, dass ein Solarmodul mit einer Leistung von 210 Wp nicht notwendigerweise “besser” sein muss als ein Modul mit 180Wp. Und es gibt nach wie vor viele, die der Meinung sind ein Dünnschichtmodul (welcher Technologie auch immer) sei auf einem Ost/West Dach die “bessere” Wahl im Sinne von: “Es erzeugt mehr Strom”.  Oder Aussagen wie: “Kristalline Module ständert man auf, Dünnschichtmodule kann man auch bei flach geneigten Dächern dachparallel montieren”. Die Begründung lautet dann oft: “Die bringen da mehr” und der Kunde ist sich oft überhaupt nicht darüber im Klaren, dass die Erträge nur in kWh/kWp größer sind aber in keinster Weise in kWh pro m² Dachfläche.

Es drängt sich die Frage auf ob dieses Verwirrspiel eigentlich gewollt ist oder ob die gesamte Branche nicht davon profitieren könnte hier etwas mehr Transparenz und Verständlichkeit zu organisieren.

Warum z.B. führt man nicht als verbindliche Angabe auf jedem Solarmoduldatenblatt die spezifische Leistung in Wp/m² ein ? Dadurch wird sofort klar ob es sich bei dem 210Wp Modul um eines mit den Maßen 1mx1,68m handelt (60 Stck. 6” Zellen) oder um eines mit den Maßen 0,8mx1,6m (72 Stck. 5” Hochleistungszellen). Warum muss sich der Kunde solche Zahlen erst selbst ausrechnen und sich dann noch bei Fachleuten Rückversichern ob er keinen Fehler gemacht hat ? Natürlich würde bei einem Dünnschichtmodul dann sofort sichtbar, dass es eventuell nur 90Wp/m² bringt im Vergleich zu einem kristallinen Modul mit 135Wp/m². Wenn der m² dann aber auch nur die Hälfte kostet, fällt die Wahl unter Umständen trotzdem auf die Dünnschicht. Der Kunde “weiß” dann aber was er tut.

Und die Energieerträge: Was nutzt eine Angabe in kWh/kWp ?  Einfache Antwort: Gar nichts.

Wenn zwei Modulhersteller exakt identische Module produzieren, sagen wir 165 Wp (72 Zellen 5”) mit den Maßen 0,8mx1,6m bleibt es anschließend dem Modulhersteller überlassen wie er die Module labelt. Der eine verkauft das Modul als 170Wp Modul (bei einer Leistungstoleranz von +-3% ist das kein Problem) und der andere Hersteller verkauft das exakt gleiche Modul als 160Wp Modul.

Nun werden jeweils 10 der Module auf absolut vergleichbaren Dächern (gleiche Neigung, gleicher Standort und gleiche Ausrichtung) montiert, einmal 1,7kWp und einmal 1,6 kWp.  Beide Anlagen bringen exakt den gleichen Ertrag (es sind ja auch die exakt gleichen Module) nämlich 1500kWh. Die Anlage, die mit 1,7 kWp verkauft wurde erzielt aber 882kWh/kWp die andere, die mit 1,6kWp verkauft wurde erzielt 937 kWh/kWp. Kann man nun allen Ernstes behaupten die zweite Anlage sei besser ?? Die beliebte Argumentation ist dann, die 1,6kWp Anlage sei ja auch billiger gewesen. Das ist “vielleicht” richtig. Wenn beide zum gleichen Preis pro Wp angeboten wurden. Physikalisch gesehen ist das natürlich blanker Unsinn. Die beiden Anlagen bestehen aus den physikalisch gleichen Modulen und haben auch exakt die gleiche Strommenge erzeugt. Dass die eine besser erscheint als die andere ist lediglich der Verkaufsstrategie des jeweiligen Herstellers geschuldet.

Die Frage, die sich daraus ableitet ist so einfach wie naheliegend: Warum vergleicht man Energieerträge von Solarstromanlagen nicht in kWh/m² (wobei m² hier m²-Modulfläche meint). Dann hätten wir im obigen Beispiel zweimal das absolut identische Resultat: 1500kWh/(10×0,8×1,6) = 117kWh/m². Wenn für die Anlagen ein unterschiedlicher Preis gezahlt wurde, wird sofort sichtbar welche Wahl die Bessere war.

Damit könnte man dann auch alle verschiedenen Modultypen direkt vergleichen und der simplen Frage: Wieviel Strom kann ich auf 1m² erzeugen  ? eine simple Antwort geben:

Mit CdTd z.B. 100 kWh/m², mit polykristallinen Modulen z.B. 128kWh/m², mit monokristallinen Modulen z.B. 138 kWh/m² und mit Hochleistungsmodulen z.B. 171 kWh/m².

Und es mag ja durchaus sein, dass sich der Unterschied zwischen den einzelnen Technologien abhängig von der Einbaulage der Module (Neigungswinkel und Ausrichtung) etwas verschiebt und zwischen CdTd und polykristallinen Modulen bei einem flach geneigten Ostdach dann keine 28kWh/m² mehr liegen sondern nur noch 20kWh/m² aber nur durch die gemeinsame Bezugsfläche m² kann ein transparenter Vergleich überhaupt hergestellt werden.

Wenn man nun auch noch den Preis der einzelnen Technologien vergleichen möchte kann man aus den beiden Werten “Preis pro m²-Modulfäche” und kWh pro m² Modulfläche einen Preis pro kWh Strom errechnen. Bei dieser Berechnung sollte man allerdings berücksichtigen, dass die Anlage nicht nur für ein Jahr sondern in der Regel für mindestens 25 Jahre Strom erzeugt.

Beispiel1:

Eine Anlage mit CdTd Modulen bringe – nach der gängigen Betrachtung – 1000 kWh/kWp. Um ein kWp zu installieren benötigt man bei CdTd 10m². Die Anlage bringt demnach 100kWh/m². Die Anlage koste – nach der gängigen Betrachtung – 2500.-€/kWp. Man könnte aber auch sagen, Sie koste 250.-€/m². Wenn sie 25 Jahre arbeitet erzeugt sie eine Strommenge 2500kWh/m² und kostet 250.-€/m². Der Strompreis für den erzeugten Strom beträgt somit 250.-€/2500kWh =  10 Cent/kWh.

Beispiel2

Eine Anlage mit polykristallinen Modulen bringe – nach der gängigen Betrachtung – 950 kWh/kWp im Jahr. Um ein kWp zu installieren benötigt man bei polykristallinen Modulen ca. 7,4m². Die Anlage bringt demnach 128kWh/m² (950kWh/kWp/7,4m²). Die Anlage koste – nach der gängigen Betrachtung – 3000.-€/kWp. Man könnte aber auch sagen, sie koste 405.-€/m². Der Strompreis für den erzeugten Strom beträgt somit 405.-€/(128kWh/m²*25Jahre) = 12,6 Cent/kWh.

Man könnte das Ergebnis des Beispiels oben in zwei simplen Sätzen zusammenfassen: Den 28%igen Mehrertrag den man mit dem polykristallinen Modul erzielen kann bezahlt man mit 2,6 Cent pro kWh. Will man den Strom so billig wie möglich erzeugen wählt man Variante 1, möchte man 28% mehr Strom zu einem Aufpreis von 2,6 Cent/kWh erzeugen wählt man Variante 2.

So einfach kann es gehen…

Der Vorteil: Was Wp bedeutet wissen nur Fachleute, was m² sind weiß jedes Kind.

Und weshalb gibt es überhaupt die Größe Wp ?  Für den Betrieb einer Photovoltaikanlage ist diese Größe vollkommen irrelevant. Da die Sonneneinstrahlung ständig schwankt hat die Augenblicksleistung mit dem Wp Wert ohnehin nichts zu tun. Zur Ermittlung des Energieertrags einer Anlage und zur Berechnung Ihrer Wirtschaftlichkeit ist die Größe ebenfalls entbehrlich. Hier kann man wie oben gezeigt ebenso gut die geernteten kWh auf die Fläche der Module beziehen statt auf deren Peakleistung. Die Größe Wp ist lediglich für den Planer der Anlage wichtig, der die Kabelquerschnitte und die Wechselrichter dimensionieren muss. Hier ist es natürlich wichtig zu wissen welche maximale Leistung erreicht werden kann um die Geräte entsprechend auszulegen.

Kommentare

  1. Genial!
    supervielen dank
    Dieser Artikel hat mir gezeigt auf was ich achten muss.
    alles andere in den diversen foren ist doch wischiwaschi.
    was ich noch nicht verstanden habe.
    Warum ist es so wichtig dass der Wechselrichter?
    Und gibts für die auch so ne ja ich sach mal simple genial einfache Antwort?

    Danke schon mal

  2. In einem Fall wäre die Watt-peak Angabe der 2 technisch gleichen Module jedoch von Bedeutung: wenn ich die 30kW meines Hausanschlusses ausreizen möchte und der Stromversorger(abnehmer) nicht mehr zuläßt. Dann sind die Module mit den angegeben 160 Watt im Vorteil, denn es zählt die addierte Modulleistung und nicht die tatsächlich erzeugte Leistung.
    Ansonsten stimme ich hier voll zu!

    sonnige Grüße
    Janny

  3. Einen kleinen Nachteil hat die Rechnung!

    Wenn ich eine vorhandene Dachfläche, von sagen wir mal zur einfachen Rechnung 740m², habe, die ich optimal ausnutzen möchte…..

    Nach obiger Rechnung bekomme ich bei CdTe eine Leistung von 74.000kWh pro Jahr. Bei einem m²-Preis von 250€/m² bezahle ich 185.000€.
    Nach 25 Jahren habe ich eine Gesamtleistung von 74.000kWh*25Jahre=1.850.000kWh zu einem Preis von 185.000€ = 10ct/kWh

    Wenn ich dann aber bei gleicher Fläche mit dem polykristallinen Modul rechne:

    128kWh/m² = 94.720kWh pro Jahr*25 Jahre = 2.368.000kWh zu einem Preis von 405€/m², also 299.700€ für 740m² ergibt sich daraus ein ein Preis von 2.368.000kWh/299.700€ = 7,9ct/kWh

    Vorausgesetzt ich habe das Geld, für welche Anlage würde ich mich dann wohl entscheiden???

    sonnige Grüße,

    sunnygirl

  4. Hallo Sunnygirl,

    Für die kristalline Variante ergibt sich ein Strompreis von 299.700.-€/2.368.000kWh = 0,12.-€ und nicht 0,79.-€.
    In der Rechnung oben wurden Zähler und Nenner vertauscht.
    Es stellt sich also in dem genannten Beispiel die Frage ob man 94.720 kWh für 12 Cent oder nur 74.000kWh dafür aber für 10 Cent produzieren möchte. Eine Entscheidung, die man nicht mit “besser” oder “schlechter” bewerten kann. Der Eine möchte eine größere Rendite machen und entscheidet sich für die Dünnschichtvariante, der Andere möchte mehr Strom erzeugen und entscheidet sich für die kristalline Variante.

    Gruß Matthias Diehl – pvbuero

  5. Endlich eine technisch klare Darstellung zu Angaben von PV-Anlagen,die mehr bekanntgemacht werden müssten! Ebenso gut ist der Artikel “Aufstänerungsorgie” !

  6. Die Berechnung nach m² halte ich auch für richtig. Alles andere ist wie Du schon gesagt hast, aufgrund der unterschiedlichen Modulmaße verwirrend. Ich habe auch immer auf Basis von m² und hier wird meine Vorgehensweise bestätigt! Danke.
    GruußJjörg

  7. Hallo Patina,
    der Wirkungsgrad ist nichts anderes als die Leistung in W/m² (bei einer Einstrahlung von 1000W/m²).
    Wenn ein Modul 145W/m² bringt hat es einen Wirkungsgrad von 14,5%.
    Dann fängt allerdings wieder die Diskussion an, dass es Module mit unterschiedlicher spektraler Empfindlichkeit gibt, die trotz gleicher Leistung bei STC (Standard Test Bedingungen)- und damit gleichem Wirkungsgrad- unterschiedliche Erträge in kWh/m² liefern. Die einzig sinnvollen Rechengrößen bleiben aus meiner Sicht die Angabe des Jahresertrages und der Investitionskosten auf einer gegebenen Dachfläche. Damit lassen sich alle denkbaren Varianten miteinander vergleichen. Ganz ohne Wp und Wirkungsgrad.

    Gruß pvbuero

  8. Die Einheit kWh/m2 ist verwirrend, da eigentlich kWh/a/m2 gemeint ist, was im Endeffekt W/m2 sind, wenn man um die Zeit kuerzt.

    Weiters kann es fuer konkrete Solarmodule keine bestimmte kWh/a/m2 geben, da dies von der Insolation des jeweiligen Ortes und dem Aufstellwinkel abhaengt. Es wird daher nie in einem Datenblatt, Werbung, allgemeinen Verkaufsangebot (ebay etc) die tatsaechlich erreichbaren kWh/a/m2 stehen. Dies kann man nur (von einem Experten) fuer den konkreten Fall schaetzen, was so natuerlich sinnvoll ist. Fuer diese Schaetzung braucht man wieder das Wp, das sinnvoller Weise im Datenblatt steht.

    Natuerlich koennte man auch eine andere Groesse heranziehen, wie Leistung bei 60 C und 200 W Insolation, mit der man naeher am Jahresmittel in Mitteldeutschland ist. Dann beschweren sich aber vielleicht die Spanier, dass das eine irrefuehrende Angabe ist. 1000 W Insolation und 25 C lassen sich halt im Labor gut realisieren, denke ich, und ermoeglicht dadurch eine einfache/kostenguenstigere Charakterisierung der Solarmodule/zellen.

  9. Die Argumentation, die der Autor gegen die Bezugsgröße “Wp” oder “kWp” anbringt gilt im gleichen Maße auch für die Bezugsgröße “m²”.
    Was soll denn dem Unbeleckten sagen, dass eine installierte Anlage 100 kWh/m² (übrigens fehlt hier “pro Jahr”) bringt und warum macht das eine Anlage vergleichbarer? Erst die Relation zum Preis macht es anschaulich. Denn Module, die leistungsfähiger sind, kosten auch (i.d.R.) mehr €/m². Die leistungsfähigsten Paneele sind nicht automatisch die besten und wirtschaftlichsten. Konsequenterweise sollte man sich dann für die Größe “kWh Ertrag / EUR Investition” aussprechen.

    1. Konsequenterweise sollte man sich dann für die Größe „kWh Ertrag / EUR Investition“ aussprechen. Der Strompreis für eine erzeugte kWh Solarstrom drückt genau das aus. Dafür plädiere ich ja…

  10. Es ist zwar ein ausführlicher Artikel, der die Absurdidität der Wp Angabe als Leistungsausweis wirklich deutlich macht. Aber da ich allein die Amperezahl benötige, hilft es mir nicht sofort weiter. Ich wüsste nicht, wie ich das ausrechnen sollte als Elektro-Laie. Mein Frage daher:
    Ich habe auf meinem Boot 2 Solarpanele mit insgesamt 0,7 m², die Angabe der Leistung vom Herstellung lautet: zusammen ca. 80 Wp. Das Boot befindet sich auf dem 26° N – 77°W, also fast Tropen. Wieviel Ampere produzieren sie und laden damit meine Batterien. Ich kalkuliere für meinen Verbrauch in AH.
    Würde mich freuen, wenn Sie mir helfen würden.

    1. Wie viel Strom die Module produzieren hängt von der Einstrahlung ab, die sie von der Sonne erhalten (gemessen in W/m²). Auch in den Tropen wird es mal Nacht. Dann produzieren sie nichts. Das Maximum tagsüber dürfte wegen der hohen Temperaturen so bei 70-80% der Peakleistung liegen und zwar genau dann, wenn die Sonne senkrecht über den Modulen steht. Das wären bei Ihrem Modul dann 56-64W. Bei einem 12V Batteriesystem entspricht das dann ca. 5A.
      Als Daumenregel kann man sich merken: kristalline Module mit einer Zellkantenklänge von 5″ liefern bei voller Sonne ca 5A. Module mit 6″ Zellkantenlänge liefern 7-8A. Dann muss man noch wissen, ob die Module parallel oder in Reihe geschaltet wurden. Bei einer Parallelschaltung würden sich die Ströme jeweils verdoppeln. Bein einer Reihenschaltung verdoppeln sich die Spannungen.

  11. Danke für die Klarstellung.
    Ich habe allerdings noch ein großes Manko an diesem Bericht!
    Eigentlich alle Angaben in kWh sind doch in Wirklichkeit kWh/a?!

    Danke Carsten

  12. Wp ist eine völlig unnötige und auch falsche Leistungsangabe. In der Bundes-Einheitenverordnung der Schweiz und auch in der internationalen Normung existiert diese Einheit nicht und generiert wie oben beschrieben nur Verwirrung. Diese gemeinte Leistung nennt man in der Technik allgemein Nennleistung (in englisch nominal power und in französisch puissance nominale) und wird in W angegeben. Auch die Leistungen von anderen Generatoren sind von vielen Faktoren abhängig und man erfindet deswegen nicht eine skurile Einheit. Fachleute wissen das und Laien werden vom Wp nur verwirrt. Eine Einheitengleichung wird verunmöglicht oder gibt etwa 1 kWp während einer Stunde 1 kWph ?

  13. Habe seit 1,5 Jahren eine PV Anlage und wollte jetzt eine Einschätzung haben, wo wir mit unserem Jahresertrag im Vergleich stehen.
    Wikipedia sagt folgendes: “Der spezifische Ertrag ist als Wattstunden pro installierter Nennleistung (Wh/Wp bzw. kWh/kWp) pro Zeitabschnitt definiert und erlaubt den einfachen Vergleich von Anlagen unterschiedlicher Größe. In Deutschland kann man bei einer einigermaßen optimal ausgerichteten fest installierten Anlage pro Modulfläche mit 1 kWp mit einem Jahresertrag von ca. 1.000 kWh rechnen, wobei die Werte zwischen etwa 900 kWh in Norddeutschland und 1150 kWh in Süddeutschland schwanken.[18]”
    Unsere Batterie zeigt die Jahressolarproduktion (Gleichstrom) an und aus den anderen Werten kann man den genutzten Strom Verbrauch+Einspeisung (Wechselstrom) berechnen, der 10% unter dem Gleichstromwert liegt.

    Nun meine Frage: Welcher Wert (Gleichstrom oder Wechselstrom) wird als Jahreswert normalerweise verwendet?

  14. Der Beitrag ist legitim, dennoch fehlt der generelle Hinweis, dass die “Einheit” Wp mit Vorsicht zu genießen ist. Die Zugabe des “peak” zur Einheit ist nicht normiert per ISO, NIST, usw. Die Glossare von NREL, usw. definieren diese “Einheit” Wp nicht. Das “peak” sollte nur beim Größenzeichen z. B. Leistung P, dann P_peak.

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