Die Vorstellung, eigenen Solarstrom zu produzieren, ist verlockend. Doch was passiert, wenn die Sonne sich hinter dichten Wolken versteckt oder es gar Nacht ist? Funktioniert eine Photovoltaikanlage ohne Sonne überhaupt? Diese Frage beschäftigt viele, die über eine Anschaffung nachdenken, besonders in Deutschland, wo nicht jeder Tag von strahlendem Sonnenschein geprägt ist. Die gute Nachricht vorweg: Ja, Photovoltaikanlagen können auch ohne direkte Sonneneinstrahlung Strom erzeugen, allerdings mit Unterschieden. Nachts hingegen benötigen sie Unterstützung.
Thorsten Wimmer
Die Sonne als Energiequelle: Direktes vs. Diffuses Licht
Um die Leistung einer PV-Anlage bei unterschiedlichen Wetterbedingungen zu verstehen, müssen wir zwischen zwei Arten von Solarstrahlung unterscheiden:
- Direkte Sonnenestrahlung: Das ist das sichtbare, gebündelte Sonnenlicht, das wir an klaren Tagen wahrnehmen und das Schatten wirft. Es liefert die höchste Energieintensität für Solarmodule.
- Diffuse Strahlung (Streulicht): Dieses Licht entsteht, wenn Sonnenstrahlen von Wolken, Staubpartikeln oder Luftmolekülen in der Atmosphäre gestreut werden. Es erreicht die Erdoberfläche aus allen Richtungen und ist auch an bewölkten Tagen vorhanden – es ist das, was unsere Umgebung auch bei bedecktem Himmel hell macht.
Moderne Photovoltaikmodule sind so konzipiert, dass sie sowohl direkte als auch diffuse Strahlung in elektrischen Strom umwandeln können. Tatsächlich macht in Deutschland, abhängig von der Jahreszeit und Region, die diffuse Strahlung einen erheblichen Anteil (bis zu 50-60%) an der gesamten jährlichen Solarstrahlung aus.
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Photovoltaikanlage bei bewölktem Himmel: Was passiert?
Entgegen einer weit verbreiteten Annahme produzieren Photovoltaikanlagen auch bei bewölktem Himmel Strom. Die Stromerzeugung ist zwar geringer als bei voller Sonneneinstrahlung, aber sie stoppt nicht komplett.
- Licht ist vorhanden: Auch dichte Wolken löschen das Tageslicht nicht vollständig aus. Die für die Stromerzeugung notwendigen Photonen dringen weiterhin durch die Wolkendecke.
- Leistung moderner Module: Heutige Solarmodule, insbesondere hochwertige monokristalline Module mit Technologien wie PERC (Passivated Emitter and Rear Cell), sind sehr effizient in der Umwandlung von diffusem Licht.
- Reduzierte Leistung: An einem stark bewölkten Tag kann die Leistung einer PV-Anlage auf etwa 10% bis 25% ihrer Nennleistung sinken. Bei leichter Bewölkung oder wechselnder Bewölkung können es auch 30% bis 60% sein.
Das bedeutet: Selbst an einem trüben Tag im Mai in Mönchengladbach wird Ihre Anlage einen Beitrag zur Deckung Ihres Grundbedarfs leisten oder zumindest den Zukauf von Netzstrom reduzieren.
Und was ist nachts? Photovoltaik ohne jegliches Sonnenlicht
Hier ist die Antwort eindeutig: Nachts, wenn keinerlei Sonnenlicht (weder direkt noch diffus) vorhanden ist, erzeugen Photovoltaikmodule keinen Strom. Sie benötigen Lichtenergie, um Elektronen in Bewegung zu setzen und so Elektrizität zu generieren.
Für die Stromversorgung in der Nacht oder an extrem ertragsarmen Tagen kommt der Stromspeicher (Batteriespeicher) ins Spiel. Dieser speichert den tagsüber erzeugten Solarstromüberschuss und gibt ihn bei Bedarf wieder ab. Eine Solaranlage mit Speicher ermöglicht es also, den selbst erzeugten Solarstrom rund um die Uhr zu nutzen und die Unabhängigkeit vom öffentlichen Netz deutlich zu erhöhen.
Faktoren, die die Leistung bei Schwachlicht beeinflussen
Mehrere Faktoren bestimmen, wie gut Ihre PV-Anlage bei wenig Licht (Schwachlicht) performt:
- Modultechnologie und -qualität: Hochwertige Module mit gutem Schwachlichtverhalten (oft bei monokristallinen Zellen der Fall) sind vorteilhaft.
- Temperatur: Photovoltaikmodule arbeiten bei kühleren Temperaturen effizienter. An einem kühlen, aber hell-bewölkten Tag kann die Effizienz also sogar etwas höher sein als an einem sehr heißen Sonnentag, was die geringere Einstrahlung teilweise kompensiert.
- Sauberkeit der Module: Verschmutzungen auf den Modulen reduzieren die Lichtaufnahme und damit den Ertrag, besonders bei flachen Neigungswinkeln.
- Systemauslegung: Eine optimale Verschaltung der Module (Stringplanung) und ein qualitativ hochwertiger Wechselrichter, der auch bei geringen Eingangsleistungen effizient arbeitet, sind wichtig.
- Vermeidung von Verschattung: Selbst Teilverschattungen können die Leistung des gesamten betroffenen Modulstrangs erheblich reduzieren.
Der Jahresertrag zählt: Realistische Erwartungen in Deutschland
Die entscheidende Kenngröße für die Wirtschaftlichkeit und den Nutzen einer PV-Anlage ist nicht die Leistung an einem einzelnen bewölkten Tag, sondern der Gesamtertrag über das ganze Jahr. Die Ertragsprognosen für Standorte in Deutschland (ausgedrückt in Kilowattstunden pro Kilowattpeak installierter Leistung – kWh/kWp) berücksichtigen bereits den durchschnittlichen Anteil an sonnigen und bewölkten Tagen sowie die jahreszeitlichen Schwankungen.
In Regionen wie Nordrhein-Westfalen werden typischerweise Jahreserträge zwischen 900 und 1.100 kWh/kWp erzielt. Diese Werte basieren auf realen Wetterdaten und zeigen, dass PV-Anlagen auch in gemäßigten Breiten sehr rentabel betrieben werden können.
Tipps zur Optimierung der Stromerzeugung auch an trüben Tagen
- Module sauber halten: Besonders bei geringer Dachneigung kann eine gelegentliche Reinigung sinnvoll sein.
- Verschattung minimieren: Achten Sie darauf, dass keine neuen Verschattungsquellen (z.B. wachsende Bäume) entstehen.
- Stromverbrauch anpassen: Versuchen Sie, stromintensive Geräte dann zu nutzen, wenn die PV-Anlage Strom produziert – auch bei diffuser Einstrahlung.
- Stromspeicher richtig dimensionieren: Ein passend dimensionierter Speicher hilft, den tagsüber auch bei geringerer Einstrahlung erzeugten Strom optimal zu nutzen.
Fazit: Auch ohne pralle Sonne wird Solarstrom erzeugt
Eine Photovoltaikanlage funktioniert auch ohne direkte Sonneneinstrahlung – nämlich mit diffusem Licht an bewölkten Tagen – und erzeugt dabei weiterhin wertvollen Strom, wenn auch in geringerem Maße als an Sonnentagen. Moderne Solarmodule sind erstaunlich effizient darin, das verfügbare Licht zu nutzen. Für die Stromversorgung in der Nacht ist ein Stromspeicher die ideale Ergänzung. Entscheidend für die Gesamtbilanz Ihrer Anlage ist der Jahresertrag, und dieser ist auch in deutschen Breitengraden mit einer modernen PV-Anlage sehr gut.