Performance Ratio berechnen: Rechner
Der Rechner ermittelt die Performance Ratio Ihrer Solaranlage für ein Jahr. Tragen Sie den Jahresertrag vom Wechselrichter oder Zähler, die Leistung der Anlage und die Einstrahlung an Ihrem Standort ein.
Der Wert liegt im typischen Bereich von 80 bis 90 Prozent.
Formel: Ertrag je kWp geteilt durch die Einstrahlung auf die Modulfläche, bezogen auf 1 kW je m². Typischer Bereich nach Fraunhofer ISE. Die Einstrahlung für Ihren Standort und Ihre Dachneigung liefert der kostenlose Rechner PVGIS der Europäischen Kommission. Vorbelegt ist ein Rechenbeispiel.
Das Wichtigste in Kürze
Die Performance Ratio (PR) gibt an, wie viel Prozent des rechnerisch möglichen Ertrags eine Photovoltaikanlage tatsächlich liefert. Sie rechnet die Einstrahlung am Standort heraus und zeigt deshalb die Qualität der Anlage, nicht die des Wetters. Je höher der Wert, desto geringer die Verluste.
- Typisch sind im Jahresmittel 80 bis 90 Prozent (Fraunhofer ISE).
- Die Formel lautet: Ertrag je Kilowatt-Peak geteilt durch die Einstrahlung auf die Modulfläche, bezogen auf 1.000 Watt je Quadratmeter (Norm IEC 61724, wiedergegeben nach Sandia National Laboratories).
- Über das Jahr schwankt der Wert um bis zu plus oder minus 10 Prozent, vor allem wegen der Modultemperatur (NREL).
- In einer Stichprobe niederländischer Anlagen lag er im Winter bei 82,1 Prozent und im Sommer bei 73,2 Prozent (Internationale Energieagentur, Programm PVPS).
- Der Wechselrichter kostet rund 2 Prozent, sein Wirkungsgrad liegt um 98 Prozent (Fraunhofer ISE).
Was ist die Performance Ratio?
Die Performance Ratio ist das Verhältnis zwischen dem Strom, den eine Photovoltaikanlage tatsächlich liefert, und dem Strom, den sie ohne jeden Verlust liefern könnte. Der Wert wird in Prozent angegeben. Auf Deutsch heißt er auch Anlagennutzungsgrad oder Qualitätsfaktor.
Der Jahresertrag allein sagt wenig über die Qualität einer Anlage. In einem sonnigen Jahr liefert auch eine mittelmäßige Anlage viel Strom, in einem trüben Jahr auch eine sehr gute wenig. Die Performance Ratio setzt den Ertrag ins Verhältnis zum Licht, das wirklich auf die Module gefallen ist. Übrig bleibt, was die Technik daraus gemacht hat.
Deshalb eignet sich die Kennzahl für Vergleiche. Eine Anlage an der Nordsee und eine am Bodensee erzeugen unterschiedlich viel Strom, können aber dieselbe Performance Ratio haben. Gutachter, Banken und Betreiber großer Solarparks nutzen den Wert als Maßstab, für private Dachanlagen ist er ein guter jährlicher Gesundheitscheck.
Wie wird die Performance Ratio berechnet?
Die Performance Ratio wird berechnet, indem man den Ertrag je Kilowatt-Peak durch die Einstrahlung auf die Modulfläche teilt. So legt es die internationale Norm IEC 61724 fest, die die Sandia National Laboratories in ihrem Leitfaden wiedergeben. Der Rechner oben auf dieser Seite nutzt genau diese Formel.
Performance Ratio = Ertrag je kWp ÷ Referenzertrag
Ertrag je kWp = erzeugter Wechselstrom in kWh ÷ Nennleistung der Anlage in kWp
Referenzertrag = Einstrahlung auf die Modulfläche in kWh je m² ÷ 1 kW je m²
Der Referenzertrag klingt kompliziert, ist aber nur eine Umrechnung. Die Nennleistung in Kilowatt-Peak gilt für eine Einstrahlung von 1.000 Watt je Quadratmeter. Fallen im Jahr 1.050 Kilowattstunden Licht auf jeden Quadratmeter Modul, entspricht das 1.050 Stunden unter dieser Bedingung. Eine verlustfreie Anlage würde also 1.050 Kilowattstunden je Kilowatt-Peak liefern.
Ein Beispiel: Eine Anlage mit 10,5 Kilowatt-Peak erzeugt im Jahr 8.820 Kilowattstunden. Das sind 840 Kilowattstunden je Kilowatt-Peak. Geteilt durch 1.050 ergibt das 0,80, also eine Performance Ratio von 80 Prozent. Die übrigen 20 Prozent sind Verluste.
Wichtig ist die richtige Einstrahlung. Gemeint ist das Licht auf der geneigten Modulfläche, nicht die Globalstrahlung auf einer waagerechten Fläche. Große Anlagen messen sie mit einem eigenen Sensor. Für eine Dachanlage ohne Sensor genügt ein Wert aus einem Ertragsrechner wie PVGIS, das Ergebnis ist dann eine gute Näherung.
Welche Performance Ratio ist gut?
Eine gute Performance Ratio liegt im Jahresmittel zwischen 80 und 90 Prozent. Diesen Bereich nennt das Fraunhofer ISE als typisch für Photovoltaikanlagen. Feste Schulnoten für einzelne Prozentwerte gibt es in keiner Norm, die folgenden Angaben helfen aber bei der Einordnung.
| Wert | Worauf er sich bezieht | Angabe nach |
|---|---|---|
| 80 bis 90 % | typischer Jahreswert einer Photovoltaikanlage | Fraunhofer ISE |
| 60 bis 90 % | Spanne, in der frisch errichtete Anlagen weltweit liegen | NREL |
| um 90 % | von einzelnen Anlagen in kühlem Klima erreicht, unter anderem in Deutschland | NREL |
| 70 bis 80 % | typisch für Anlagen älterer Generationen | IEA PVPS |
| 50 bis 75 % | die ersten netzgekoppelten Anlagen | IEA PVPS |
Die Tabelle zeigt, wie stark sich die Technik verbessert hat. Die ersten netzgekoppelten Anlagen kamen laut Internationaler Energieagentur nur auf 50 bis 75 Prozent, spätere Generationen auf 70 bis 80 Prozent. Anlagen jüngerer Baujahre liegen typischerweise über 80 Prozent.
Für die eigene Anlage heißt das: Ein Wert zwischen 80 und 90 Prozent ist in Ordnung. Ein Wert knapp darunter ist bei älteren Anlagen, viel Schatten oder einem heißen Standort normal. Liegt eine Anlage ohne erkennbaren Grund deutlich unter 80 Prozent oder fällt der Wert von einem Jahr zum nächsten spürbar ab, lohnt sich die Suche nach der Ursache.
Welche Verluste senken die Performance Ratio?
Die Performance Ratio sinkt durch alles, was zwischen Solarzelle und Zähler Energie kostet. Das Fraunhofer ISE zählt dazu die erhöhte Betriebstemperatur der Module, ungünstige Einstrahlung, Verschmutzung, Verschattung und Schnee, Leitungswiderstände, die Umwandlung im Wechselrichter, Abregelung und Ausfallzeiten.
Der größte Posten ist meist die Wärme. Solarmodule werden unter Testbedingungen bei 25 Grad Zelltemperatur gemessen, auf dem Dach laufen sie nach Angaben des NREL oft bei rund 45 Grad. Mit jedem Grad mehr sinkt ihre Leistung laut NREL typischerweise um etwa 0,5 Prozent. Gut hinterlüftete Module bleiben kühler und verlieren weniger.
Der Wechselrichter kostet vergleichsweise wenig. Sein Wirkungsgrad liegt laut Fraunhofer ISE um 98 Prozent, es gehen also rund 2 Prozent verloren. In einer Auswertung der Internationalen Energieagentur betrug der gesamte Verlust zwischen Gleichstrom- und Wechselstromseite im Mittel 5,7 Prozent. Einzelne Anlagen verloren dort deutlich mehr, als Ursachen nennt der Bericht Leitungsverluste, Störungen am Wechselrichter und Schatten.
Schatten und Schmutz hängen ganz vom einzelnen Dach ab. Ein Schornstein, eine Gaube oder ein gewachsener Baum können mehr kosten als alle technischen Verluste zusammen. Mehr dazu steht im Beitrag zur Verschattung. Die langsame Alterung der Module, die Degradation, lässt die Performance Ratio über die Jahre leicht sinken.
Warum schwankt die Performance Ratio mit der Jahreszeit?
Die Performance Ratio schwankt mit der Jahreszeit, weil sie von der Modultemperatur abhängt. Im Winter sind die Module kalt und arbeiten nah an ihrer Nennleistung, im Sommer sind sie heiß und verlieren Leistung. Die Anlage erzeugt im Sommer trotzdem viel mehr Strom, sie nutzt das Licht nur etwas schlechter aus.
Das NREL, das nationale Forschungslabor für erneuerbare Energien der USA, beziffert die jahreszeitliche Schwankung auf bis zu plus oder minus 10 Prozent. Ein einzelner Monatswert sagt deshalb wenig. Ein guter Wert im Januar und ein schwächerer im Juli gehören zum normalen Jahresgang.
Für große Anlagen gibt es aus diesem Grund eine wetterbereinigte Performance Ratio, die den Einfluss der Temperatur herausrechnet. Sie wird bei Abnahmen und in Verträgen verwendet. Für private Betreiber reicht die einfache Regel: immer ganze Jahre vergleichen oder denselben Monat mit dem des Vorjahres.
Performance Ratio, Wirkungsgrad und spezifischer Ertrag
Performance Ratio, Wirkungsgrad und spezifischer Ertrag werden oft verwechselt, messen aber drei verschiedene Dinge. Der Wirkungsgrad beschreibt ein Bauteil im Labor, der spezifische Ertrag eine Anlage an ihrem Standort, die Performance Ratio die Qualität der Anlage unabhängig vom Standort.
| Kennzahl | Einheit | Was sie aussagt | Hängt vom Standort ab |
|---|---|---|---|
| Performance Ratio | Prozent | Anteil des rechnerisch möglichen Ertrags, der ankommt | kaum, nur über die Temperatur |
| Spezifischer Ertrag | kWh je kWp | Stromertrag je Kilowatt-Peak im Jahr | stark |
| Modulwirkungsgrad | Prozent | Anteil des Lichts, den ein Modul unter Testbedingungen in Strom umwandelt | nein |
| Nennleistung | kWp | Leistung der Module unter Testbedingungen | nein |
| Wirkungsgrad des Wechselrichters | Prozent | Anteil des Gleichstroms, der als Wechselstrom herauskommt | nein |
Ein hoher Modulwirkungsgrad bedeutet vor allem, dass für dieselbe Leistung weniger Dachfläche nötig ist. Über die Performance Ratio sagt er nichts. Sie hängt davon ab, wie gut geplant und gebaut wurde: kühle Module, kurze Leitungen, wenig Schatten, ein passender Wechselrichter.
Der spezifische Ertrag ist die Zahl, die über die Rendite entscheidet, denn bezahlt werden Kilowattstunden. Er ergibt sich aus Einstrahlung mal Performance Ratio. Den Standort können Sie nicht ändern, die Performance Ratio schon.
Praxis: So prüfen Sie Ihre eigene Anlage
Die Performance Ratio der eigenen Anlage lässt sich in wenigen Minuten prüfen. Sie brauchen drei Zahlen, die Sie alle ohne Messgerät bekommen.
- Lesen Sie den Jahresertrag in Kilowattstunden am Wechselrichter, in der App oder am Erzeugungszähler ab. Nehmen Sie volle zwölf Monate.
- Schauen Sie in Angebot oder Datenblatt nach der Leistung der Anlage in kWp.
- Ermitteln Sie die Einstrahlung für Ihren Standort mit Dachneigung und Ausrichtung, zum Beispiel mit PVGIS. Dort heißt der Wert Einstrahlung in der Modulebene.
- Tragen Sie alles in den Rechner oben ein und notieren Sie das Ergebnis. Wiederholen Sie die Rechnung jedes Jahr.
Entscheidend ist der Verlauf über die Jahre. Ein Wert, der stabil bleibt oder nur ganz langsam sinkt, zeigt eine gesunde Anlage. Fällt er von einem Jahr zum nächsten um mehrere Prozentpunkte, hat sich etwas verändert.
- Prüfen Sie zuerst das Dach: Laub, Vogelkot, Moos oder ein Baum, der in die Anlage hineingewachsen ist.
- Sehen Sie im Monitoring nach, ob der Wechselrichter Ausfälle oder Fehlermeldungen hatte.
- Vergleichen Sie bei mehreren Modulreihen deren Erträge. Liefert eine Reihe dauerhaft weniger, liegt dort die Ursache.
- Beauftragen Sie einen Fachbetrieb, wenn Sie nichts finden. Was bei einer Prüfung gemacht wird, steht im Beitrag zur Wartung der Solaranlage.
Ohne eigenen Sensor rechnen Sie mit einer mittleren Einstrahlung aus langjährigen Wetterdaten. In einem besonders sonnigen Jahr fällt das Ergebnis dann zu hoch aus, in einem trüben zu niedrig. Nehmen Sie den Wert deshalb als Orientierung und achten Sie auf den Trend über mehrere Jahre.
Häufige Fragen zur Performance Ratio
Was ist eine gute Performance Ratio?
Laut Fraunhofer ISE erreicht eine Photovoltaikanlage im Jahresmittel typischerweise eine Performance Ratio von 80 bis 90 Prozent. Liegt Ihre Anlage in diesem Bereich, arbeitet sie so, wie es zu erwarten ist. Ein Wert deutlich darunter ist ein Grund, nach Schatten, Schmutz oder einem Defekt zu suchen.
Wie berechnet man die Performance Ratio?
Sie teilen den Ertrag je Kilowatt-Peak durch die Einstrahlung auf die Modulfläche. Eine Anlage mit 10,5 Kilowatt-Peak und 8.820 Kilowattstunden Jahresertrag kommt auf 840 Kilowattstunden je Kilowatt-Peak. Bei 1.050 Kilowattstunden Einstrahlung je Quadratmeter ergibt das eine Performance Ratio von 80 Prozent.
Warum ist die Performance Ratio im Sommer niedriger als im Winter?
Weil heiße Module schwächer arbeiten. In einer Auswertung der Internationalen Energieagentur lag die Performance Ratio niederländischer Anlagen im Winter im Mittel bei 82,1 Prozent und im Sommer bei 73,2 Prozent. Für den Vergleich zählt deshalb der Jahreswert.
Kann die Performance Ratio über 100 Prozent liegen?
Im Jahresmittel nicht, weil jede Anlage Verluste hat. An einzelnen kalten, klaren Tagen sind Werte um 100 Prozent möglich, weil kalte Module mehr leisten als unter Testbedingungen. Zeigt ein Monitoring über längere Zeit mehr als 100 Prozent an, stimmt meist die Messung der Einstrahlung nicht.
Welche Verluste stecken in der Performance Ratio?
Alle, die zwischen Modul und Zähler entstehen. Das Fraunhofer ISE nennt erhöhte Modultemperatur, ungünstige Einstrahlung, Verschmutzung, Verschattung, Schnee, Leitungswiderstände, die Umwandlung im Wechselrichter, Abregelung und Ausfallzeiten.
Was ist der Unterschied zwischen Performance Ratio und spezifischem Ertrag?
Der spezifische Ertrag gibt an, wie viele Kilowattstunden eine Anlage je Kilowatt-Peak erzeugt. Er hängt stark vom Standort ab. Die Performance Ratio rechnet die Einstrahlung heraus und zeigt, wie gut die Anlage das vorhandene Licht nutzt. Deshalb lassen sich mit ihr Anlagen an verschiedenen Orten vergleichen.
Was ist der Unterschied zwischen Performance Ratio und Wirkungsgrad?
Der Wirkungsgrad eines Moduls sagt, welchen Anteil des Sonnenlichts es unter Testbedingungen in Strom umwandelt. Die Performance Ratio sagt, wie viel von dieser Nennleistung im Betrieb auf dem Dach tatsächlich ankommt. Ein Modul mit hohem Wirkungsgrad kann in einer schlecht geplanten Anlage trotzdem eine niedrige Performance Ratio haben.
Wie oft sollte man die Performance Ratio prüfen?
Für private Anlagen reicht ein Blick einmal im Jahr, am besten immer für denselben Zeitraum von zwölf Monaten. Monatswerte schwanken mit der Temperatur und lassen sich nur mit demselben Monat des Vorjahres vergleichen.
Fazit
Die Performance Ratio ist die ehrlichste Kennzahl einer Solaranlage. Sie zeigt, was die Technik aus dem vorhandenen Licht macht, und lässt sich vom Wetter nicht schönrechnen. Mit 80 bis 90 Prozent im Jahr ist alles in Ordnung.
Unser Rat: Rechnen Sie den Wert einmal im Jahr aus und schreiben Sie ihn auf. Das kostet fünf Minuten und zeigt früh, wenn Schatten, Schmutz oder ein Defekt Ertrag kosten. Wer noch plant, findet die passende Anlagengröße mit dem Solarrechner.
Quellen und Methodik
Der typische Bereich, die Liste der Verluste und der Wirkungsgrad der Wechselrichter stammen vom Fraunhofer ISE, die Formel aus dem Leitfaden der Sandia National Laboratories zur Norm IEC 61724. Temperatur, Jahresschwankung und die Spanne frisch errichteter Anlagen sind nach einem Bericht des NREL wiedergegeben, die Jahreszeitenwerte und die Entwicklung über die Anlagengenerationen nach einem Bericht der Internationalen Energieagentur. Das Rechenbeispiel ist eine eigene Rechnung, Solar.red hat keine eigenen Messungen vorgenommen.
- Fraunhofer ISE: Aktuelle Fakten zur Photovoltaik in Deutschland - typische Performance Ratio, enthaltene Verluste, Wirkungsgrad der Wechselrichter
- Sandia National Laboratories: Performance Ratio - Formel nach IEC 61724, Testbedingungen
- NREL: Weather-Corrected Performance Ratio - Einfluss der Temperatur, Schwankung über das Jahr, Spanne frisch errichteter Anlagen
- IEA PVPS Task 13: Analysis of Long-Term Performance of PV Systems - Werte nach Jahreszeit, Entwicklung über die Anlagengenerationen, Umwandlungsverluste
- Europäische Kommission, Joint Research Centre: PVGIS - Einstrahlung in der Modulebene für jeden Standort
Hinweis: Dieser Beitrag dient der unabhängigen Information und ersetzt kein Ertragsgutachten und keine Prüfung durch einen Fachbetrieb. Der Rechner liefert eine Näherung, das Ergebnis hängt von der Genauigkeit der eingegebenen Einstrahlung ab. Solar.red steht in keiner Verbindung zu den genannten Einrichtungen. Über die Anzeigen auf dieser Seite werden Anfragen an Fachbetriebe vermittelt, dafür erhält Solar.red eine Vergütung.
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