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Photovoltaik – Ertrag und Rendite

Der Ertrag einer PV-Anlage hängt von vielen Faktoren ab. Dazu gehören in erster Linie:

  • Leistung der Solaranlage
  • Sonneneinstrahlung
  • Ausrichtung

Jeder dieser Faktoren lässt sich noch weiter untergliedern. Generell gilt jedoch: Je höher die Gesamtleistung der Anlage und je höher die Sonneneinstrahlung, desto höher ist auch der Ertrag der Anlage. Wichtige Kenngrößen erleichtern die Auswahl einer PV-Anlage mit entsprechenden Erträgen.

Leistung ist nicht gleich Leistung

Die Leistung der PV-Anlage ist natürlich entscheidend. Sie wird in Kilowatt Peak (kWP) angegeben. Jedoch sind damit meist Werte gemeint, die unter optimalen Bedingungen entstehen. Hierfür gehen die Hersteller von folgenden Bedingungen aus:

  • Sonneneinstrahlung: 1.000 Watt/m² Modulfläche
  • Modultemperatur: 25 Grad Celsius
  • Luftmasse (Air Mass): 1,5

Allerdings werden Modultemperaturen von 25 Grad Celsius nur selten erreicht und auch die Sonneneinstrahlung kann variieren. Daher ist die Leistung in kWp nur als Spitzenleistung (Peak) anzusehen. Die tatsächliche Leistung der Anlage bleibt meist dahinter zurück.

Leistung der PV-Anlage wird durch viele Faktoren beeinflusst

Die Leistung der PV-Anlage wird zudem von weiteren Faktoren beeinflusst. Die wichtigsten sind:

  • Technische Leistung der einzelnen Module
  • Wirkungsgrad des Wechselrichters
  • Stromverluste in Kabeln und anderen Bauteilen der PV-Anlage
  • Qualität der Installation
  • Häufigkeit von Ausfällen

Insbesondere bei den einzelnen Modulen gibt es große Leistungsunterschiede, wie die folgende Tabelle aufzeigt:

PV-Modul Solarzellen Wirkungsgrad
Dickschicht-Module Monokristalline Silizium-Zellen 14 bis 18 %
Polykristalline Silizium-Zellen 13 bis 16 %
Dünnschicht-Module Amorphe Silizium-Zellen 7 bis 11 %
Kupfer-Indium-Diselenid (CIS) Zellen 10 bis 13 %
Cadmium-Telluid-Zellen 9 bis 12 %

Doch nicht alleine der Wirkungsgrad entscheidet über den Ertrag, sondern auch die besonderen Eigenschaften der Zellen.

  • Dickschicht-Zellen können den Infrarotanteil im Sonnenlicht verarbeiten – ideal für sehr sonnige Regionen.
  • Dünnschicht-Zellen können den blauen Teil des Lichtspektrums besser verarbeiten – effizientere Stromerzeugung auch bei diesigem, regnerischen Wetter möglich.

Rendite und Ertrag berechnen

Fakt ist, dass sich PV-Anlagen zur Volleinspeisung des erzeugten Stroms ins öffentliche Netz heute nicht mehr rechnen. Die Einspeisevergütung ist zu gering. Deshalb werden immer mehr PV-Anlagen für den Eigenverbrauch des Stroms ausgelegt. So wird wahlweise überschüssiger Strom im Stromspeicher gespeichert oder nur der überschüssige Stromanteil ins öffentliche Netz gespeist. Daraus ergeben sich mögliche Berechnungen zum Ertrag und zur Rendite der Anlage:

Gesamtkosten der PV-Anlage: 10.000 Euro
Gesamtleistung: 5 kWp
Ertrag im 1. Jahr: 1.000 kWh/kWp
Rückgang der Leistung pro Jahr: 0,5 %
Lebensdauer: 30 Jahre
Laufende Kosten (Wartung/Versicherung): 100 Euro/Jahr
Stromkosten im 1. Jahr: 0,30 Euro/kWh
Erhöhung der Strompreise pro Jahr: 2,0 %
Einspeisevergütung: 0,123 Euro/kWh
Eigenverbrauchsanteil: 50 %

Im Beispiel wurde kein Fremdkapital benötigt. Daraus ergibt sich folgende Rechnung:

JahrEinsparung
Eigenverbrauch
Einnahmen
Einspeisevergütung
Gesamteinnahmen
1750,00 €307,50 €1.057,50 €
5775,10 €287,33 €1.062,93 €
10834,59 €280,71 €1.115,30 €
15898,65 €273,76 €1.172,41 €
20967,62 €266,99 €1.234,61 €
251.041,89 €260,38 €1.302,27 €
301.121,86 €253,93 €1.375,79 €

Zugrundeliegende Formeln:

Jahresertrag 1. Jahr = Leistung der Anlage (kWp) * Sonneneinstrahlung (angenommen 1.000 kWh/kWp)
Jahresertrag Folgejahre = Leistung der Anlage (kWp) * (Jahresertrag 1. Jahr * 0,995)

Einsparung durch Eigenverbrauch:

Eigenverbrauch = Jahresertrag * 50 %
Einsparung durch Eigenverbrauch 1. Jahr = Eigenverbrauch * Stromkosten
Einsparung durch Eigenverbrauch Folgejahre = Eigenverbrauch * (Stromkosten Vorjahr * 1,02)

Einspeisevergütung:

Einspeisung = Jahresertrag – Eigenverbrauch
Einnahmen Einspeisevergütung = Einspeisung * 0,123 Euro

Der Ertrag aufgrund des Eigenverbrauchs und der gestiegenen Stromkosten steigert sich jährlich, während die Erträge aus der Einspeisevergütung durch das Absinken der PV-Leistung reduziert werden. Die Anlage hat sich aber bereits nach 13 Jahren amortisiert, da hier Einnahmen von 15.157,37 Euro erzielt wurden. Diese liegen höher als die Anschaffungskosten. Ab dem 15. Jahr sind dann auch die laufenden Kosten mit abgedeckt. Der Ertrag der PV-Anlage beläuft sich nach 30 Jahren auf 36.640,17 Euro. Damit ist auch die Rendite von mehr als 50 Prozent zu erklären.

Allerdings müssen für genauere Berechnungen auch die Inflationsfaktoren mit berücksichtigt werden. Hierzu gibt es entsprechende Tools, die diese Aufgabe schnell und unkompliziert übernehmen.

Rendite der PV-Anlage berechnen

Für PV-Anlagen-Betreiber, die die Investition in eine solche Anlage als Geldanlage sehen, ist in erster Linie die Rendite entscheidend. Diese errechnet sich wie folgt:

Anlagengröße   =   5 kWp
Kosten/kWp   =   2.000 Euro
Gesamtanschaffungskosten   =   10.000 Euro
Laufende Kosten/Jahr   =   80 Euro
Zinssatz   =   2,0 %
Laufzeit Darlehen   =   10 Jahre
Lebensdauer Anlage   =   20 Jahre
Einspeisevergütung   =   0,123 Euro/kWh
Jahresertrag   =   5.000 kWh

Daraus ergibt sich folgende Berechnung:

JahrAnschaffungs-
kostenanteil
Laufende
Kosten
ZinskostenGesamtkosten
/Jahr
Einspeise-
vergütung
Ren-
dite
1500,00 €80,00 €191,67 €771,67 €615,00 €0 %
2500,00 €80,00 €173,25 €753,25 €615,00 €0 %
3500,00 €80,00 €154,46 €734,46 €615,00 €0 %
4500,00 €80,00 €135,29 €715,29 €615,00 €0 %
5500,00 €80,00 €115,73 €695,73 €615,00 €0 %
6500,00 €80,00 €95,78 €675,78 €615,00 €0 %
7500,00 €80,00 €75,43 €655,43 €615,00 €0 %
8500,00 €80,00 €54,66 €634,66 €615,00 €0 %
9500,00 €80,00 €33,48 €613,48 €615,00 €0,25 %
10500,00 €80,00 €11,87 €591,87 €615,00 €3,91 %
11500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
12500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
13500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
14500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
15500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
16500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
17500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
18500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
19500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %
20500,00 €80,00 €0,00 €580,00 €615,00 €6,03 %

Folgende Formeln wurden zugrunde gelegt:

Anschaffungskostenanteil = Gesamtkosten / Laufzeit (20 Jahre)
Gesamtkosten/Jahr = Anschaffungskostenanteil + Zinskosten
Einspeisevergütung = Jahresertrag in kWh * Einspeisevergütung (0,123 Euro)
Rendite = (Einspeisevergütung - (Anschaffungskostenanteil + laufende Kosten + Zinskosten)) / (Anschaffungskostenanteil + laufende Kosten + Zinskosten)