DC-Nennleistung Definition und Bedeutung (einfach erklärt!)

Was ist die DC-Nennleistung?

Die DC-Nennleistung gibt an, wie viel Gleichstromleistung die Module einer Photovoltaikanlage unter genormten Testbedingungen abgeben. DC steht für Direct Current, also Gleichstrom. Solarzellen erzeugen ausschließlich Gleichstrom, erst der Wechselrichter macht daraus den Wechselstrom für Haus und Netz.

Angegeben wird der Wert in Watt Peak (Wp) für ein einzelnes Modul und in Kilowatt Peak (kWp) für die ganze Anlage. Das Wort Peak steht für Spitze: Gemeint ist die Leistung im Punkt maximaler Leistung bei voller Normeinstrahlung. Weil alle Hersteller unter denselben Bedingungen messen, lassen sich Module über diesen Wert vergleichen.

Im Marktstammdatenregister heißt dieselbe Größe Bruttoleistung. Nach der Registrierungshilfe des Registers werden dafür die Leistungen der einzelnen Module zusammengezählt. Wer von einer Anlage mit 10 kWp spricht, meint also immer die Modulseite und nicht das, was am Wechselrichter herauskommt.

Wie berechnet man die DC-Nennleistung?

Die Rechnung ist eine einfache Multiplikation. Die Nennleistung eines Moduls steht im Datenblatt und auf dem Typenschild auf der Rückseite, meist unter der Bezeichnung Pmax.

Ein Beispiel: 24 Module mit je 450 Wp ergeben 24 × 450 = 10.800 Wp, also 10,8 kWp. Kommen später Module hinzu, wächst die DC-Nennleistung um deren Summe, und der Eintrag im Marktstammdatenregister muss angepasst werden.

Aus der Dachfläche lässt sich die mögliche Leistung überschlagen. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme nennt für marktübliche Module einen nominalen Wirkungsgrad von knapp 23 % und damit eine Nennleistung von 230 W je Quadratmeter Modul. Ein Kilowatt Peak braucht demnach rund 4,4 m² Modulfläche. Die nutzbare Dachfläche ist immer kleiner als die gemessene, weil Abstände zu Rändern, Fenstern und Schornsteinen frei bleiben.

Wichtig ist die Kilowatt-Peak-Zahl auch für die Vergütung, denn die Einspeisevergütung ist nach der installierten Leistung gestaffelt.

Was bedeuten STC und NOCT?

STC steht für Standard Test Conditions, die Normbedingungen, unter denen die Nennleistung gemessen wird. Solarzellen für den Einsatz auf der Erde werden bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m², dem Spektrum AM 1,5 und einer Zelltemperatur von 25 °C vermessen. Die Einstrahlung entspricht einem klaren Sommertag mit senkrecht auftreffender Sonne. Die Zelltemperatur passt dazu allerdings nicht, denn ein Modul in voller Sonne wird deutlich wärmer als 25 °C.

Diese Lücke schließt ein zweiter Wert. NOCT steht für Nominal Operating Cell Temperature und beschreibt, wie warm die Zellen unter alltagsnahen Bedingungen werden: bei 800 W/m² Einstrahlung, 20 °C Lufttemperatur, 1 m/s Wind und frei hinterlüfteter Rückseite. Nach dem Lehrwerk PVEducation liegt dieser Wert bei einem typischen Modul um 48 °C, im besten Fall bei 33 °C und im schlechtesten bei 58 °C. Viele Datenblätter nennen zusätzlich die Leistung, die das Modul unter diesen Bedingungen abgibt.

Für den Kauf heißt das: Die Nennleistung nach STC sagt, wie groß ein Modul elektrisch ist. Wie gut es mit Wärme umgeht, zeigen erst der Temperaturkoeffizient und die Angaben zu NOCT.

Warum liefert die Anlage weniger als die Nennleistung?

Auf dem Dach treffen die Normbedingungen fast nie gleichzeitig zu, deshalb bleibt die Leistung im Betrieb meist unter dem Nennwert. Der wichtigste Grund ist die Temperatur. Bei Silizium sinkt die maximale Leistung nach PVEducation um 0,4 bis 0,5 % je Grad, um das sich die Zelle erwärmt. Ursache ist vor allem die Leerlaufspannung, die mit steigender Temperatur fällt, während der Strom nur minimal zunimmt.

Ein Rechenbeispiel zeigt die Größenordnung. Erreicht die Zelle 50 °C, liegt sie 25 Grad über der Normtemperatur. Das kostet 10 bis 12,5 % der Leistung, selbst wenn die Sonne mit vollen 1.000 W/m² scheint. Eine gute Hinterlüftung der Module hält die Temperatur niedriger und den Verlust kleiner.

Dazu kommen weitere Einflüsse. Das Fraunhofer ISE fasst sie in der Performance Ratio zusammen, dem Verhältnis aus tatsächlichem und theoretisch möglichem Ertrag. Sie liegt bei Anlagen im Jahresmittel typischerweise bei 80 bis 90 % und enthält alle Verluste: erhöhte Betriebstemperatur, ungünstige Einstrahlung bei Intensität, Spektrum und Einfallswinkel, Verschmutzung, Verschattung und Schnee, Leitungswiderstände und die Umwandlung im Wechselrichter.

Mit den Jahren lässt die Leistung außerdem leicht nach. Für die jährliche Degradation einer Anlage rechnet das Fraunhofer ISE mit 0,5 % des Ertrags.

Wie viel Strom erzeugt ein kWp?

Die DC-Nennleistung ist eine Leistung, der Ertrag eine Energiemenge. Kilowatt Peak sagt, wie groß die Anlage ist, Kilowattstunden sagen, was sie über das Jahr liefert. Verbunden sind beide über die Vollbenutzungsstunden: die Zahl der Stunden, die eine Anlage rechnerisch mit voller Nennleistung laufen müsste, um ihren Jahresertrag zu erreichen.

Für Dachanlagen in Deutschland nennt das Fraunhofer ISE in einer Jahresauswertung 922 Vollbenutzungsstunden. Ein Kilowatt Peak bringt damit grob 900 bis 950 kWh im Jahr, eine Anlage mit 10,8 kWp aus dem Beispiel oben also rund 10.000 kWh. Der Wert schwankt mit Standort, Ausrichtung, Neigung und Wetterjahr. Ob sich die Anlage damit rechnet, zeigt der Beitrag Lohnt sich Photovoltaik?.

Was unterscheidet DC- und AC-Nennleistung?

Die DC-Nennleistung beschreibt die Module, die AC-Nennleistung den Wechselrichter. Die eine Zahl sagt, was die Module unter Normbedingungen als Gleichstrom liefern können, die andere, wie viel Wechselstrom der Wechselrichter dauerhaft abgeben kann.

Beide Werte müssen nicht gleich sein. Nach dem Fraunhofer ISE liegt die DC-Nennleistung in Deutschland im Mittel knapp 10 % über der AC-Nennleistung. Das ist Absicht: Weil die Module ihre Nennleistung im Betrieb selten erreichen, darf der Wechselrichter etwas kleiner sein und arbeitet dann häufiger in einem günstigen Bereich. Wie groß der Abstand sein sollte und was Abregelung kostet, steht im Beitrag zur AC-Nennleistung.

Was sagt die Nennleistung über den Wirkungsgrad?

Eine hohe Watt-Peak-Zahl bedeutet nicht, dass ein Modul effizient ist. Sie kann auch einfach von einer größeren Fläche stammen. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis aus abgegebener elektrischer Leistung und eingestrahlter Sonnenleistung, gemessen ebenfalls unter STC. Bei 1.000 W/m² Einstrahlung entspricht ein Wirkungsgrad von 23 % genau 230 W Nennleistung je Quadratmeter.

Zwei Module lassen sich deshalb fair vergleichen, wenn man die Nennleistung durch die Fläche teilt. Ein Solarmodul mit 450 Wp auf 2,0 m² kommt auf 225 W/m² und 22,5 %. Ein Modul mit 500 Wp auf 2,4 m² hat die höhere Nennleistung, erreicht aber nur 208 W/m² und 20,8 %. Auf einem kleinen Dach bringt das erste Modul mehr Leistung unter, auf einem großen Dach kann das zweite trotzdem die wirtschaftlichere Wahl sein.

Nach dem Fraunhofer ISE liegen Spitzenmodule beim Wirkungsgrad etwa ein Zehntel über dem Marktdurchschnitt. Im Betrieb fällt der Wert niedriger aus als im Labor: Bezogen auf die Einstrahlung arbeiten Anlagen mit mittleren Wirkungsgraden um 19 %.

Praxis: Datenblatt und Angebot prüfen

Mit vier Werten aus dem Datenblatt und einer kurzen Rechnung lässt sich jedes Angebot nachvollziehen. Die Tabelle zeigt, wo die Werte stehen und was sie bedeuten.

• Stimmt die Rechnung aus Modulzahl und Pmax mit der kWp-Angabe im Angebot überein?
• Passt die Modulfläche zur belegbaren Dachfläche, wenn Sie mit rund 4,4 m² je kWp gegenrechnen?
• Ist die AC-Nennleistung des Wechselrichters genannt, und liegt sie in einem sinnvollen Verhältnis zur DC-Nennleistung?
• Beruht die Ertragsprognose auf Ihrem Standort und Ihrer Dachausrichtung oder auf einem Pauschalwert?
• Liegt der prognostizierte Jahresertrag je kWp in der Größenordnung der Vollbenutzungsstunden für Dachanlagen?
• Wird die DC-Nennleistung als Bruttoleistung im Marktstammdatenregister eingetragen?

Eine Prognose, die weit über 1.000 kWh je kWp verspricht, ist für ein Dach in Deutschland erklärungsbedürftig. Fragen Sie nach den Annahmen. Eine erste Auslegung für Ihr Dach liefert der Photovoltaik-Konfigurator.

Häufige Fragen

Fazit

Die DC-Nennleistung ist die Größenangabe einer Photovoltaikanlage: Module zählen, mit der Nennleistung multiplizieren, fertig. Sie ist ein Laborwert und damit ein Maßstab für den Vergleich, kein Versprechen für den Betrieb. Was am Ende ankommt, bestimmen Temperatur, Ausrichtung, Verschattung und Wechselrichter, zusammengefasst in der Performance Ratio. Wer ein Angebot prüft, rechnet deshalb drei Dinge nach: die Kilowatt-Peak-Zahl, die Leistung je Quadratmeter und den Ertrag je Kilowatt Peak.

Quellen und Methodik

Wirkungsgrad, Nennleistung je Quadratmeter, Performance Ratio, Degradation, Vollbenutzungsstunden und das Verhältnis von DC- zu AC-Nennleistung stammen aus den Fakten zur Photovoltaik des Fraunhofer ISE. Die Vollbenutzungsstunden beziehen sich dort auf ein einzelnes Auswertungsjahr und sind ein Richtwert. Messbedingungen, Temperaturverhalten und NOCT folgen dem Lehrwerk PVEducation, die Definition der Bruttoleistung der Registrierungshilfe des Marktstammdatenregisters. Der Flächenbedarf von 4,4 m² je kWp, die Flächentabelle, das Temperaturbeispiel und der Modulvergleich sind eigene Rechnungen aus diesen Werten. Wirkungsgrade einzelner Zelltechnologien, Modulpreise und Vergütungssätze nennt der Beitrag nicht, weil sie sich laufend ändern. Das Handbuch des europäischen Rechners PVGIS war bei der Recherche nicht abrufbar und ist deshalb nicht eingeflossen.

1. Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Wirkungsgrad, Performance Ratio, Degradation, Vollbenutzungsstunden, Verhältnis von DC zu AC
2. Marktstammdatenregister: Registrierungshilfe für Solaranlagen - Bruttoleistung als Summe der Modulleistungen
3. PVEducation (Honsberg, Bowden): Solar Cell Efficiency - Messbedingungen und Definition des Wirkungsgrads
4. PVEducation (Honsberg, Bowden): Effect of Temperature - Leistungsverlust je Grad bei Silizium
5. PVEducation (Honsberg, Bowden): Nominal Operating Cell Temperature - Definition und typische Werte von NOCT