Was bringen Solaranlagen im Winter oder an bewölkten Tagen?

Veröffentlicht am 27.04.2020 08:00 | 0 Kommentare
Funktioniert eine Solaranlage auch an bewölkten Tagen?
Auf den ersten Blick erscheint es unlogisch: Wenn die Solaranlage für Heizung und Erzeugung von Energie explizit benötigt wird, nämlich im Winter, scheint die Sonne deutlich weniger. Im Sommer hingegen ist die Heizungsunterstützung gar nicht notwendig, dafür scheint die Sonne viel öfter und intensiver. Und doch lässt sich die Solaranlage das ganze Jahr über sinnvoll nutzen. Wie und warum das funktioniert, erfahren Sie im Folgenden.

Inhalt:
Solaranlage im Winter
Um die Frage nach dem Ertrag von Solaranlagen im Wechsel der Jahreszeiten beantworten zu können, soll hier eine klare Unterscheidung zwischen einer Solarthermie-Anlage zum Heizen und der Photovoltaik zur Gewinnung von Energie getroffen werden. 
Solarthermie-Anlagen wandeln die Sonnenenergie in Wärme um, die beispielsweise direkt für die Heizung oder zur Erwärmung von Trinkwasser eingesetzt werden kann. Eine solche thermische Solaranlage ist durchaus in der Lage, als Solarheizung den kompletten Bedarf eines Einfamilienhauses zu decken - jedenfalls von Mai bis September. In der kalten Jahreszeit reduziert sich die Leistung allerdings auf 20 - 30% im Vergleich zu den Sommermonaten. Grund dafür ist die Reduzierung der Sonneneinstrahlung sowohl im Bezug auf den Einstrahlwinkel als auch auf die Intensität und Dauer. Im Winter kann die Solarheizung also nur zur Unterstützung eingesetzt werden.
Ein durchschnittlicher Kollektor produziert in der kalten Jahreszeit in Abhängigkeit vom Wetter folgende Leistungen:

  • 1.000 W/m² - bei wolkenlosem Himmel
  • 600 W/m² - bei leichter Bewölkung
  • 300 W/m² - bei schwachem Sonnenschein durch Wolkendecke
  • 100 W/m² - bei trübem Wetter ohne Sonnenschein
Eine PV-Anlage erzeugt Strom aus Sonnenergie - je mehr Sonne, desto höher der Ertrag. Allerdings variiert die Sonneneinstrahlung schon täglich, da sich der Einstrahlwinkel und die Intensität durch die Erdrotation verändern. Darüber hinaus verändern sich im Laufe des Jahres sowohl der Sonnenstand als auch die tägliche Sonnenscheindauer und die Temperatur, was sich zwangsläufig auf die Leistung der PV-Module auswirkt. Bei einer 5 kWp-Anlage mit einer Jahresleistung von 4.000 kWh wirkt sich das zum Beispiel so aus: Auf die Wintermonate entfallen lediglich 28% der Jahresleistung, während 72% über die Sommermonate erwirtschaftet werden. Ausschlaggebend sind neben der Globalstrahlung, also der Anzahl der solaren Kilowattstunden je Quadratmeter, der konkrete Standort, die Luftqualität und das jeweilige Wetter.
Solaranlagen bei Frost
Auch in diesem Punkt empfiehlt sich eine differenzierte Betrachtung der unterschiedlichen Technologien, da sie unterschiedlich auf Frost reagieren.
Da die Solarflüssigkeit mit Frostschutz versehen ist, ist eine Solarthermie-Anlage bereits gut gegen Frost geschützt. Einen größeren Einfluss als die Temperatur hat daher die Sonne. Wenn kein Sonnenlicht an die Kollektoren gelangt, zum Beispiel durch Schnee, kann dies in Abhängigkeit vom Modell zu einer Beeinträchtigung der Leistung führen. Es ist demnach sinnvoll, die Kollektoren regelmäßig zu überprüfen und gegebenenfalls vom Schnee zu befreien.
Auch die Effizienz von PV-Anlagen sinkt im Vergleich zum Sommer erheblich, in der Regel kann nur noch 1/6 der Leistung erwartet werden. Der Grund: Sonnentage sind in den Wintermonaten seltener, zumal die Sonne weniger lange scheint und in einem kleineren Winkel auf den Kollektor einstrahlt. Die Effekte von Schnee und Reif auf die Effizienz relativieren sich also, sodass sich spezielle Systeme zur Schneeräumung meist nicht rechnen.
Solaranlagen und Wolken
Verschattungen und Wolken am Himmel wirken sich abhängig von der jeweiligen Technologie unterschiedlich auf eine Solaranlage aus.
düsterer Wolkenhimmel
Die Solarthermie erweist sich im Vergleich zur PV-Anlage als unempfindlicher gegen Veränderung in der Strahlung. Wird diese diffus, wie beispielsweise bei einem bewölkten Himmel oder Nebel, können die Absorber trotzdem eine gute Leistung bringen. An einem ausgesprochen trüben, grauen Wintertag hingegen reduziert sich der Ertrag einer Solarheizung ebenso wie bei Verschattung durch Bäume, Häuser oder Schornsteine.
Nebel, hohe Luftverschmutzung oder -feuchtigkeit und nicht zuletzt Wolken - eine PV-Solaranlage kann bei diffuser Einstrahlung nicht die optimale Leistung bringen. Ausschlaggebend sind die unter diesen Bedingungen unvermeidbare Streuung und Absorption des Sonnenlichts, die die Effizienz im Vergleich zu sonnigen Tagen auf bis zu 10% reduzieren können.
Solaranlage als Stütze
Grundsätzlich können derartige Solaranlagen nur in wenigen Fällen und bei passender Dimensionierung die komplette Heizung oder Stromversorgung für ein Haus gewährleisten. Das gelingt hauptsächlich bei speziellen Bauweisen, wie beispielsweise bei einem Passiv- oder Solarhaus. Ordnen Sie die Solarthermie-Anlage oder die PV-Anlage also von vornherein als unterstützende Elemente ein, die Ihren Verbrauch an konventionellen Brennstoffen senken können.
Gerade vor diesem Hintergrund erweist sich die Solarthermie auch in den Wintermonaten als ausgesprochen sinnvoll: So kann ein solcher Kollektor eine effiziente Heizungsunterstützung von bis zu 30% gewährleisten, aber eben auch die Energie zur Warmwasseraufbereitung liefern. Sinnvoll ist es deshalb, eine Solarthermie-Anlage mit anderen erneuerbaren Energiesystemen wie einem PelletkesselHolzvergaser oder wasserführenden Pelletofen zu kombinieren. Sie entlasten damit die Umwelt - und Ihr Budget.
Auch der PV-Kollektor auf dem Dach erfüllt in der kalten Jahreszeit seinen Sinn. Wird er zudem mit intelligenten Speichermöglichkeiten gekoppelt, eröffnet sich ein interessantes Potenzial. So könnten Sie zum Beispiel die Solar-Energie zum Heizen verwenden, indem Sie mit dem erzeugten Strom das Wärmeenergiesystem betreiben. 
Fazit
Auch im Winter können Sie Solar- in Wärmeenergie oder Strom umwandeln, installieren Sie eine entsprechende Anlage auf Ihrem Dach. Während die thermische Solaranlage Ihre Heizung und Warmwasseraufbereitung unterstützt, liefert eine PV-Anlage Strom. Allerdings liegt es in der Natur der Dinge, dass die Effizienz einer solchen Solaranlage in der kalten und dunklen Jahreszeit deutlich abnimmt. Hier variieren die Werte in Abhängigkeit vom jeweiligen Modell. Wenn Sie einen Kollektor für Solarthermie oder PV jedoch intelligent kombinieren, können Sie auch im Winter an konventionellen Brennstoffen sparen.
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