Das Wichtigste in Kürze
Der Jahresgang beschreibt, wie sich der Ertrag einer Photovoltaikanlage auf die zwölf Monate verteilt. In Deutschland fallen rund 78 % der jährlichen Sonneneinstrahlung zwischen April und September an, nur rund 22 % zwischen Oktober und März.
- Jahressumme: 1.086 kWh je Quadratmeter Globalstrahlung auf waagerechter Fläche, 30-jähriges Deutschlandmittel des Deutschen Wetterdienstes
- Stärkster Monat: Juni mit 165 kWh je Quadratmeter (15,2 % der Jahressumme)
- Schwächster Monat: Dezember mit 17 kWh je Quadratmeter (1,6 % der Jahressumme)
- Mai bis Juli: rund 45 % der Jahressumme in drei Monaten
- November bis Januar: zusammen rund 6 % der Jahressumme
- Geneigte Module: Je steiler ein Modul nach Süden steht, desto kleiner wird der Unterschied zwischen Sommer und Winter, laut Fraunhofer ISE
Was ist der Jahresgang in der Photovoltaik?
Der Jahresgang ist der typische Verlauf des Solarertrags über die zwölf Monate eines Jahres. Als Kurve gezeichnet sieht er aus wie ein Hügel: flach im Januar, steil ansteigend im Frühjahr, am höchsten im Juni und zum Jahresende wieder flach.
Eine Photovoltaikanlage kann nur so viel Strom liefern, wie Licht auf ihre Module fällt. Der Jahresgang des Ertrags folgt deshalb dem Jahresgang der Globalstrahlung. So heißt die gesamte Sonnenenergie, die am Boden ankommt, also das direkte Sonnenlicht und das Streulicht des Himmels zusammen.
Wichtig ist der Begriff vor allem für die Erwartung an die eigene Anlage. Wer den Jahresertrag gleichmäßig durch zwölf teilt, rechnet im Winter mit viel zu viel Strom und im Sommer mit viel zu wenig.
Wie verteilt sich die Sonneneinstrahlung auf die Monate?
In Deutschland fallen rund 78 % der jährlichen Globalstrahlung im Sommerhalbjahr von April bis September an. Das zeigen die Strahlungskarten des Deutschen Wetterdienstes, die auf Messungen am Boden und Satellitendaten aus 30 Jahren beruhen. Im Mittel über ganz Deutschland kommen im Jahr 1.086 kWh je Quadratmeter auf einer waagerechten Fläche an.
Der Juni bringt mit 165 kWh je Quadratmeter fast zehnmal so viel Sonnenenergie wie der Dezember mit 17 kWh je Quadratmeter. Allein die drei Monate Mai, Juni und Juli liefern rund 45 % der Jahressumme. November, Dezember und Januar kommen zusammen auf rund 6 %.
| Monat | Mittel | Spanne in Deutschland | Anteil am Jahr | Beispiel bei 10.000 kWh Jahresertrag |
|---|---|---|---|---|
| Januar | 23 kWh/m² | 15 bis 50 kWh/m² | 2,1 % | 210 kWh |
| Februar | 40 kWh/m² | 29 bis 79 kWh/m² | 3,7 % | 370 kWh |
| März | 79 kWh/m² | 70 bis 114 kWh/m² | 7,3 % | 730 kWh |
| April | 123 kWh/m² | 112 bis 133 kWh/m² | 11,3 % | 1.130 kWh |
| Mai | 157 kWh/m² | 141 bis 173 kWh/m² | 14,5 % | 1.450 kWh |
| Juni | 165 kWh/m² | 149 bis 181 kWh/m² | 15,2 % | 1.520 kWh |
| Juli | 164 kWh/m² | 147 bis 181 kWh/m² | 15,1 % | 1.510 kWh |
| August | 141 kWh/m² | 128 bis 156 kWh/m² | 13,0 % | 1.300 kWh |
| September | 95 kWh/m² | 84 bis 109 kWh/m² | 8,7 % | 870 kWh |
| Oktober | 56 kWh/m² | 46 bis 75 kWh/m² | 5,2 % | 520 kWh |
| November | 26 kWh/m² | 19 bis 46 kWh/m² | 2,4 % | 240 kWh |
| Dezember | 17 kWh/m² | 11 bis 38 kWh/m² | 1,6 % | 160 kWh |
| Jahr | 1.086 kWh/m² | 975 bis 1.259 kWh/m² | 100 % | 10.000 kWh |
Die letzte Spalte überträgt die Monatsanteile auf eine Anlage mit 10.000 kWh Jahresertrag. Sie ist eine Näherung, denn die Messwerte gelten für eine waagerechte Fläche. Module auf einem geneigten Süddach holen im Winter etwas mehr und im Sommer etwas weniger heraus, als die Tabelle zeigt.
Warum schwankt der Ertrag so stark?
Der Ertrag schwankt, weil sich Sonnenstand und Tageslänge im Lauf des Jahres stark ändern. Am längsten Tag des Jahres steht die Sonne mittags hoch am Himmel und scheint doppelt so lange wie am kürzesten Tag.
Die Werte sind eine eigene Rechnung für 51 Grad nördlicher Breite, das entspricht etwa der Höhe von Kassel. Die Tageslängen sind gerundet. Eine tief stehende Sonne hat zwei Nachteile: Ihr Licht verteilt sich auf eine größere Fläche, und es legt einen längeren Weg durch die Lufthülle zurück, auf dem ein Teil verloren geht.
Dazu kommt das Wetter. Im Winterhalbjahr ist der Himmel öfter bedeckt, dann fehlt die direkte Strahlung und es bleibt nur die schwächere diffuse Strahlung. Auch Schatten werden zum Thema: Bäume und Nachbarhäuser, die im Sommer nicht stören, werfen bei tiefer Sonne lange Schatten auf das Dach.
Solarmodule arbeiten bei niedrigen Temperaturen etwas besser als bei Hitze. Das Fraunhofer ISE zählt die erhöhte Betriebstemperatur zu den Verlusten, die in der Performance Ratio stecken. Im Winter fehlt also nicht die Wärme, sondern das Licht.
Wie groß sind die Unterschiede zwischen Nord und Süd?
Zwischen dem schwächsten und dem stärksten Standort in Deutschland liegen bei der Jahressumme 975 und 1.259 kWh je Quadratmeter. Das Fraunhofer ISE fasst es so zusammen: Die Globalstrahlung weicht je nach Standort um etwa 10 % vom Mittelwert ab. Die höchsten Werte erreichen der Süden Bayerns und Baden-Württembergs.
Spannend wird es beim Blick auf die einzelnen Monate. Im Juni liegen die Standorte eng beieinander, zwischen 149 und 181 kWh je Quadratmeter. Im Januar reicht die Spanne von 15 bis 50 kWh je Quadratmeter. Der beste Standort bekommt dann mehr als dreimal so viel Sonne wie der schwächste.
Der Süden hat also nicht nur mehr Sonne im Jahr, sondern vor allem einen besseren Winter. Am Grundmuster ändert das nichts. Auch in Süddeutschland entsteht der Großteil des Solarstroms zwischen April und September.
Wie verändern Neigung und Ausrichtung den Jahresgang?
Neigung und Ausrichtung verändern den Jahresgang spürbar: Je steiler ein Modul nach Süden steht, desto mehr liefert es im Winter und desto weniger im Sommer. Eine senkrechte Südfassade bringt nach dem Fraunhofer ISE rund 29 % weniger Jahresertrag als ein Süddach mit 45 Grad Neigung. Dafür fällt der Unterschied zwischen Sommer und Winter deutlich kleiner aus.
Der Grund ist einfach. Ein steiles Modul schaut der tiefen Wintersonne direkt entgegen, während die hohe Sommersonne nur schräg darauf fällt. Ein flaches Modul macht es umgekehrt. Die folgende Tabelle zeigt, wie viel Jahresertrag verschiedene Dächer im Vergleich zur besten Lage bringen.
| Dachfläche | Jahresertrag | Wirkung auf den Jahresgang |
|---|---|---|
| Süd, 40° Neigung | 100 % | Bezugswert |
| Süd, 30° Neigung | 99 % | kaum Unterschied |
| Süd, 10° Neigung | 91 % | mehr Sommer, weniger Winter |
| Süd, 60° Neigung | 95 % | mehr Winter, weniger Sommer |
| Süd, senkrecht | 71 % | deutlich gleichmäßiger |
| Ost, 30° Neigung | 81 % | mehr Ertrag am Vormittag |
| West, 30° Neigung | 79 % | mehr Ertrag am Nachmittag |
| Nord, 30° Neigung | 56 % | Winterertrag sehr gering |
Für die meisten Hausdächer heißt das: Die vorhandene Dachneigung ist gut genug. Zwischen 30 und 40 Grad nach Süden liegt der Jahresertrag praktisch gleichauf. Mehr dazu steht in den Beiträgen zum Neigungswinkel und zur Ausrichtung der Solaranlage.
Praxis: Monatsertrag der eigenen Anlage abschätzen
Den Monatsertrag der eigenen Anlage schätzen Sie in zwei Schritten: erst den Jahresertrag bestimmen, dann mit dem Monatsanteil aus der Tabelle oben malnehmen. Für den Jahresertrag zählt die Leistung der Anlage in Kilowatt Peak.
- Jahresertrag bestimmen: Das Fraunhofer ISE rechnet für eine neue, günstig nach Süden ausgerichtete Anlage ohne Abregelung mit rund 1.080 kWh je Kilowatt Peak und Jahr. Genauer wird es mit dem PV-Ertragsrechner.
- Dach berücksichtigen: Den Wert mit dem Prozentsatz aus der Tabelle zu Neigung und Ausrichtung malnehmen.
- Monatsanteil anwenden: Den Jahresertrag mit dem Anteil des Monats malnehmen, zum Beispiel 15,2 % für den Juni oder 1,6 % für den Dezember.
Eine Anlage mit 10 Kilowatt Peak auf einem Süddach kommt nach der Rechnung des Fraunhofer ISE auf rund 10.800 kWh im Jahr. Im Juni wären das etwa 1.640 kWh, im Dezember etwa 170 kWh. Der tatsächliche Dezemberwert liegt auf einem geneigten Süddach etwas höher, weil die Monatsanteile für eine waagerechte Fläche gelten.
Wer schon eine Anlage hat, kann die Rechnung umdrehen. Der Wechselrichter zeichnet die Monatserträge auf. Folgt die eigene Kurve dem Muster aus der Grafik, ist alles in Ordnung. Auffällig sind diese Abweichungen:
- Der Ertrag bricht nur im Winter stark ein: Das spricht für Verschattung bei tiefer Sonne.
- Der Ertrag liegt das ganze Jahr gleichmäßig zu niedrig: Das spricht für Schmutz, einen Defekt oder eine falsche Erwartung an das Dach.
- Ein einzelner Monat fällt aus der Reihe: Meist war das Wetter schuld. Einzelne Jahre weichen vom 30-jährigen Mittel ab.
- Der Ertrag sinkt über viele Jahre langsam: Das ist die normale Degradation der Module.
Bleibt die Anlage dauerhaft hinter der Erwartung zurück, lohnt eine Prüfung im Rahmen der Wartung.
Was hilft gegen das Winterloch?
Das Winterloch lässt sich nicht schließen, aber verkleinern. Ein Heimspeicher hilft dabei weniger, als viele erwarten. Ein Batteriespeicher verschiebt Strom vom Mittag in den Abend. Den Sommer in den Winter retten kann er nicht: Stationäre Batterien sind nach dem Fraunhofer ISE wegen ihrer begrenzten Kapazität nach Minuten bis wenigen Stunden entladen.
Das bringt etwas
- Steilere Module nach Süden: mehr Winterertrag, weniger Verlust durch Schmutz und Schnee
- Schatten bei tiefer Sonne vermeiden, schon bei der Planung
- Alle brauchbaren Dachflächen belegen, damit auch an trüben Tagen genug zusammenkommt
- Großverbraucher im Sommerhalbjahr mit Solarstrom betreiben, zum Beispiel Warmwasser über die Wärmepumpe
Das bringt wenig
- Ein größerer Heimspeicher: Er bleibt im Winter oft halb leer
- Auf Wärme im Winter hoffen: Es fehlt Licht, nicht Temperatur
- Den Winterbedarf einer Heizung allein mit Solarstrom decken wollen
- Mit dem Durchschnittsmonat rechnen statt mit dem Jahresgang
Im großen Maßstab gleicht der Wind den Jahresgang der Sonne aus, denn er weht im Winterhalbjahr stärker. In einer Auswertung des Fraunhofer ISE wichen die Monatswerte beim Solarstrom im Mittel um 53 % vom Jahreswert ab, beim Windstrom um 30 %. Beide zusammen schwankten nur noch um 14 %.
Für das eigene Haus zählt vor allem der Eigenverbrauch. Im Sommer entsteht mehr Strom, als der Haushalt braucht. Der Überschuss fließt ins Netz und wird über die Einspeisevergütung bezahlt. Im Winter kommt der fehlende Strom aus dem Netz. Wer mit einer Wärmepumpe heizt, sollte das einplanen: Der Heizbedarf ist dann am größten, wenn die Anlage am wenigsten liefert. Wie beides zusammenpasst, erklärt der Beitrag zur Kombination von Wärmepumpe und Photovoltaik. Ob sich die Anlage unter dem Strich rechnet, zeigt der Wirtschaftlichkeitsrechner.
Häufige Fragen
Was bedeutet Jahresgang bei Photovoltaik?
Der Jahresgang beschreibt, wie sich der Ertrag einer Photovoltaikanlage auf die zwölf Monate verteilt. Er folgt der Sonneneinstrahlung: hoch von Mai bis Juli, niedrig von November bis Januar. Grundlage für die Abschätzung ist der Jahresgang der Globalstrahlung am Standort.
Welcher Monat ist der schlechteste für eine PV-Anlage?
Der Dezember. Nach den Karten des Deutschen Wetterdienstes fallen dann im 30-jährigen Deutschlandmittel nur 17 kWh je Quadratmeter auf eine waagerechte Fläche. Das sind 1,6 % der Jahressumme von 1.086 kWh je Quadratmeter.
Welche Monate bringen den meisten Solarstrom?
Mai, Juni und Juli. Auf diese drei Monate entfallen im Deutschlandmittel des Deutschen Wetterdienstes rund 45 % der jährlichen Globalstrahlung. Der stärkste Monat ist der Juni mit 165 kWh je Quadratmeter, knapp vor dem Juli mit 164 kWh je Quadratmeter.
Wie viel Strom erzeugt eine PV-Anlage im Winter im Vergleich zum Sommer?
Deutlich weniger. Von Oktober bis März fallen in Deutschland rund 22 % der jährlichen Globalstrahlung an, von April bis September rund 78 %. Im Juni kommt fast zehnmal so viel Sonnenenergie an wie im Dezember. Bei geneigten Modulen nach Süden fällt der Unterschied etwas kleiner aus als auf der waagerechten Fläche.
Wie viel Strom erzeugen 10 kWp pro Jahr?
Das Fraunhofer ISE rechnet für eine neue, günstig nach Süden ausgerichtete Anlage ohne Abregelung mit rund 1.080 kWh je Kilowatt Peak und Jahr. Bei 10 kWp sind das rund 10.800 kWh. Dächer mit Ost- oder Westausrichtung, Verschattung oder einem Standort im Norden liegen darunter.
Kann ein Batteriespeicher den Jahresgang ausgleichen?
Nein. Ein Heimspeicher verschiebt Solarstrom vom Tag in den Abend und die Nacht. Er gleicht den Tagesgang aus, nicht den Jahresgang. Stationäre Batterien sind nach dem Fraunhofer ISE wegen ihrer begrenzten Kapazität nach Minuten bis wenigen Stunden entladen. Im Winter bleibt deshalb Strom aus dem Netz nötig.
Wie lässt sich der PV-Ertrag im Winter erhöhen?
Am meisten bringen eine Ausrichtung nach Süden, eine steilere Neigung und ein Dach ohne Schatten bei tief stehender Sonne. Steil montierte Module liefern im Winterhalbjahr mehr Strom und verlieren weniger Ertrag durch Schmutz und Schnee. Übers Jahr gerechnet kostet eine sehr steile Montage allerdings Ertrag.
Lohnt sich Photovoltaik auch in Norddeutschland?
Der Unterschied zum Süden ist kleiner als oft vermutet. Die Globalstrahlung weicht in Deutschland nach dem Fraunhofer ISE je nach Standort um etwa 10 % vom Mittelwert ab. Der Jahresgang verläuft überall gleich: Der Großteil des Ertrags entsteht zwischen April und September.
Was ist der Unterschied zwischen Globalstrahlung und Jahresgang?
Die Globalstrahlung ist die gesamte Sonnenstrahlung, die auf eine waagerechte Fläche am Boden trifft, gemessen in kWh je Quadratmeter. Der Jahresgang beschreibt, wie sich diese Menge und damit der Solarertrag über die Monate verteilt.
Fazit
Der Jahresgang ist das Grundmuster jeder Photovoltaikanlage in Deutschland: Rund 78 % der Sonneneinstrahlung fallen zwischen April und September an, der Juni bringt fast zehnmal so viel wie der Dezember. Daran ändert kein Modul und kein Speicher etwas.
Wer das Muster kennt, plant entspannter. Rechnen Sie mit Monatsanteilen statt mit Durchschnittswerten, achten Sie auf Schatten bei tiefer Sonne und erwarten Sie vom Speicher nur das, was er kann. Eine erste Auslegung für Ihr Dach liefert der Photovoltaik-Konfigurator.
Quellen und Methodik
Die Monats- und Jahreswerte der Globalstrahlung stammen aus den Strahlungskarten des Deutschen Wetterdienstes (30-jährige Mittel, waagerechte Fläche). Anteile, Halbjahressummen und das Beispiel mit 10.000 kWh hat Solar.red daraus berechnet. Sonnenhöhe und Tageslänge sind eigene Rechnungen für 51 Grad nördlicher Breite. Die Angaben zu Neigung und Ausrichtung, zur Streuung der Standorte, zum Jahresertrag je Kilowatt Peak, zu Batterien und zum Zusammenspiel mit Windstrom stammen aus den Fakten zur Photovoltaik des Fraunhofer ISE. Solar.red hat keine eigenen Messungen durchgeführt.
- Deutscher Wetterdienst: Globalstrahlung, mittlere 30-jährige Monats- und Jahressummen - Monatswerte, Jahressumme, Spanne der Standorte
- Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - Neigung und Ausrichtung, Jahresertrag, Performance Ratio, Speicher, Windstrom
Hinweis: Solar.red steht in keiner geschäftlichen Verbindung mit den genannten Einrichtungen. Die Monatsanteile und Rechenbeispiele dienen der Orientierung und ersetzen keine Ertragsprognose für den Standort. Für die Planung Ihrer Anlage wenden Sie sich an einen Fachbetrieb.
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