Photovoltaik wird häufig mit langen Sommertagen und intensiver Sonneneinstrahlung verbunden. Doch auch im Winter erzeugen Solarmodule Strom. Gerade bei einem nahezu senkrecht angeordneten PV-Zaun entsteht dabei ein interessantes Ertragsprofil: Die Sonne steht deutlich tiefer, die Module werden anders angestrahlt als eine flach geneigte Dachanlage und bifaziale Solarmodule können zusätzlich Licht über ihre Rückseite nutzen.
Wie viel Strom tatsächlich erzeugt wird, hängt jedoch nicht allein von der Jahreszeit ab. Standort, Ausrichtung, Verschattung, Wetter und die Umgebung des PV-Zauns spielen eine wichtige Rolle.
Warum Photovoltaik auch im Winter Strom erzeugt
Photovoltaik benötigt keine sommerliche Hitze, sondern Sonnenlicht. Sobald ausreichend Licht auf die Solarzellen trifft, kann elektrische Energie erzeugt werden.
Im Winter stehen dafür weniger Sonnenstunden zur Verfügung und die solare Einstrahlung ist insgesamt geringer. Deshalb fällt der absolute Energieertrag einer PV-Anlage während der Wintermonate normalerweise niedriger aus als im Sommer.
Niedrige Temperaturen sind für die Solarzellen selbst jedoch kein Nachteil. Photovoltaikmodule arbeiten bei niedrigeren Zelltemperaturen grundsätzlich effizienter als bei großer Hitze.
Ein kalter, sonniger Wintertag kann deshalb durchaus gute Momentanleistungen ermöglichen – auch wenn der gesamte Tagesertrag aufgrund der kürzeren Tage geringer bleibt.
Tiefe Wintersonne kann für senkrechte PV-Flächen interessant sein
Der Sonnenstand verändert sich im Jahresverlauf deutlich.
Im Sommer steht die Sonne hoch am Himmel. Im Winter verläuft ihre Bahn wesentlich tiefer über dem Horizont. Genau hier unterscheiden sich nahezu senkrechte PV-Flächen von klassischen, geneigten Dachanlagen.
Trifft tief stehendes Sonnenlicht in einem günstigeren Winkel auf eine senkrechte Modulfläche, kann diese in den Wintermonaten relativ betrachtet stärker profitieren als während des Hochsommers.
Das bedeutet allerdings nicht, dass ein PV-Zaun im Winter mehr Strom erzeugt als im Sommer. Entscheidend ist vielmehr die Verteilung des Ertrags über das Jahr.
Während klassische Dachanlagen ihre höchsten Erträge meist in den sonnenreichen Monaten erzielen, kann eine senkrechte PV-Fläche ein ausgeglicheneres saisonales Ertragsprofil aufweisen.
Was bedeutet bifazial bei einem PV-Zaun?
Beim SunElements PV-Zaun kommen bifaziale Glas/Glas-Module zum Einsatz.
Im Gegensatz zu klassischen monofazialen Solarmodulen können bifaziale Module Licht nicht nur über die Vorderseite, sondern auch über die Rückseite zur Stromerzeugung nutzen.
Für einen frei stehenden PV-Zaun ist diese Technologie besonders interessant. Sonnenlicht kann direkt auf eine Seite des Moduls treffen, während reflektiertes und diffuses Licht zusätzlich die andere Seite erreicht.
Wie groß dieser zusätzliche Ertrag tatsächlich ausfällt, hängt stark von den Bedingungen am jeweiligen Standort ab.
Einfluss haben unter anderem:
- Beschaffenheit und Farbe des Untergrunds
- Abstand zum Boden
- Verschattung
- Ausrichtung des Zauns
- Vegetation rund um den PV-Zaun
- Gebäude und andere reflektierende Flächen
- Wetter und Bewölkung
SunElements gibt für die eingesetzten bifazialen Module unter geeigneten Bedingungen einen zusätzlichen Energieertrag von bis zu 20 Prozent durch die beidseitige Nutzung des Lichts an. Der konkrete Mehrertrag sollte jedoch immer projektbezogen betrachtet werden.
Schnee kann Licht zusätzlich reflektieren
Eine Besonderheit des Winters ist eine möglicherweise verschneite Umgebung.
Heller Schnee reflektiert einen deutlich größeren Anteil des Sonnenlichts als beispielsweise Gras oder dunkler Boden. Dieses sogenannte Rückstrahlvermögen wird als Albedo bezeichnet.
Bei bifazialen Modulen kann reflektiertes Licht auch die Rückseite der Solarzellen erreichen und dort zur Stromerzeugung beitragen.
Für einen PV-Zaun kann eine helle Umgebung deshalb grundsätzlich günstig sein.
Ob dadurch tatsächlich ein relevanter zusätzlicher Ertrag entsteht, hängt allerdings von mehreren Faktoren ab – beispielsweise vom Sonnenstand, der Schneedecke, der Position der Module und der Verschattung.
Ein Vorteil der senkrechten Position bei Schnee
Bei klassischen Dach-PV-Anlagen kann eine geschlossene Schneedecke auf den Modulen die Stromproduktion zeitweise stark reduzieren.
Ein PV-Zaun steht dagegen nahezu senkrecht. Schnee kann sich deshalb wesentlich schlechter dauerhaft auf der Modulfläche ablagern.
Das bedeutet nicht, dass ein PV-Zaun im Winter grundsätzlich schneefrei bleibt. Eis, angewehter Schnee oder Verschmutzungen können natürlich auch hier auftreten.
Die senkrechte Position reduziert jedoch das Risiko einer großflächigen, länger anhaltenden Schneedecke direkt auf der Modulfläche.
Welche Ausrichtung ist beim PV-Zaun sinnvoll?
Bei einem PV-Zaun lässt sich die Ausrichtung meist nicht völlig frei bestimmen. Schließlich folgt der Zaun in erster Linie der Grundstücksgrenze.
Das muss jedoch nicht automatisch ein Nachteil sein.
Je nach Ausrichtung verändert sich vielmehr der Zeitpunkt, zu dem besonders viel Solarstrom erzeugt wird.
Eine nach Süden orientierte Modulfläche kann einen stärkeren Schwerpunkt um die Tagesmitte haben. Ost- und Westausrichtungen können dagegen die Stromerzeugung stärker in die Morgen- beziehungsweise Nachmittagsstunden verlagern.
Gerade für den Eigenverbrauch kann ein solches Ertragsprofil interessant sein.
Ein Haushalt benötigt schließlich nicht nur zur Mittagszeit Strom. Energieverbrauch entsteht häufig verstärkt morgens sowie am späteren Nachmittag und Abend.
PV-Zaun als Ergänzung zur bestehenden Dach-PV
Besonders interessant kann ein PV-Zaun deshalb für Gebäude sein, auf denen bereits eine klassische Photovoltaikanlage installiert ist.
Anstatt ausschließlich weitere Module mit ähnlicher Ausrichtung auf dem Dach zu ergänzen, kann eine zusätzliche PV-Fläche mit einem anderen Ertragsprofil entstehen.
So könnte beispielsweise:
die Dach-PV ihren Schwerpunkt rund um die Mittagsstunden haben,
während
eine entsprechend ausgerichtete PV-Zaunfläche zusätzliche Erträge am Morgen oder Nachmittag liefert.
Dadurch lässt sich die Stromproduktion möglicherweise über einen größeren Teil des Tages verteilen.
Ob und wie ein PV-Zaun an eine bestehende Photovoltaikanlage angebunden werden kann, hängt unter anderem vom Wechselrichter, dessen verfügbaren Eingängen, der Anlagenleistung und dem vorhandenen Energiesystem ab. Die technische Auslegung sollte daher individuell geprüft werden.
Verschattung ist im Winter besonders wichtig
Die tief stehende Sonne bringt nicht nur Vorteile.
Gebäude, Bäume, Hecken oder andere Hindernisse werfen im Winter deutlich längere Schatten als im Sommer.
Eine Fläche, die im Juni mehrere Stunden vollständig in der Sonne liegt, kann im Dezember über lange Zeit verschattet sein.
Vor der Planung eines PV-Zauns sollte deshalb nicht ausschließlich die Sommersituation betrachtet werden.
Sinnvoll ist eine Standortanalyse, die berücksichtigt:
- Verlauf der Grundstücksgrenze
- Himmelsrichtung
- Nachbargebäude
- bestehende und zukünftige Bepflanzung
- Mauern und Sichtschutzelemente
- jahreszeitlichen Sonnenstand
Gerade bei längeren Zaunanlagen können einzelne Abschnitte sehr unterschiedliche Einstrahlungsbedingungen aufweisen.
Diffuses Licht zählt ebenfalls
Photovoltaik funktioniert nicht nur bei wolkenlosem Himmel. Auch bei bedecktem Wetter erreicht diffuse Sonnenstrahlung die Solarmodule. Die Leistung ist dann geringer als bei direkter Sonneneinstrahlung, Strom wird aber weiterhin produziert. Bifaziale Module können dabei Licht aus unterschiedlichen Richtungen aufnehmen.
Wie hoch der tatsächliche Ertrag an einem bewölkten Wintertag ist, lässt sich jedoch nicht pauschal angeben. Region, Wetterlage, Ausrichtung und Anlagengröße beeinflussen das Ergebnis erheblich.
Wie viel Strom liefert ein PV-Zaun im Winter?
Eine seriöse pauschale Angabe in Kilowattstunden ist ohne Standortdaten nicht möglich.
Für eine realistische Ertragsberechnung werden mindestens folgende Informationen benötigt:
- Standort
- Zaunlänge
- Modulleistung
- Ausrichtung
- Verschattung
- lokale Sonneneinstrahlung
- Wechselrichter
- Montage- und Umgebungsbedingungen
Der SunElements PV-Zaun wird aktuell mit bifazialen Glas/Glas-Modulen mit jeweils 450 Wp angeboten.
Je nach Ausführung ergeben sich beispielsweise:
- 2 Module: 0,9 kWp
- 3 Module: 1,35 kWp
- 4 Module: 1,8 kWp
Der tatsächliche Jahres- und Winterertrag dieser Anlagen kann dennoch je nach Standort deutlich unterschiedlich ausfallen.
Deshalb sollte die Entscheidung nicht anhand eines pauschalen Tages- oder Monatswertes getroffen werden, sondern anhand einer standortbezogenen Jahresbetrachtung.
PV-Zaun im Winter: Nicht nur den maximalen Ertrag betrachten
Bei Photovoltaik zählt nicht ausschließlich, welche Anlage an einem einzelnen Sommertag die höchste Leistung erreicht.
Für den Eigenverbrauch ist ebenso entscheidend, wann im Tages- und Jahresverlauf Strom produziert wird.
Genau darin liegt eine interessante Eigenschaft senkrechter PV-Flächen.
Ein PV-Zaun kann vorhandene Grundstücksflächen doppelt nutzen: als hochwertige Grundstücksabgrenzung und gleichzeitig als zusätzliche Fläche zur Stromerzeugung.
In Kombination mit bifazialer Modultechnik kann dabei auch reflektiertes Licht genutzt werden. Die tief stehende Wintersonne und die geringere Gefahr einer geschlossenen Schneedecke auf der Modulfläche machen die Technologie auch außerhalb der klassischen PV-Hauptsaison interessant.
Wer bereits eine Dach-PV besitzt oder zusätzliche Flächen für Photovoltaik sucht, sollte deshalb nicht nur Dächer betrachten. Auch Grundstücksgrenzen können Teil eines durchdachten Energiekonzepts werden.
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