Photovoltaik-Erträge lagen 2020 um 4,1 Prozent höher als im langjährigen Durchschnitt

Im vergangenen Jahr lagen die Erträge der Photovoltaik-Anlagen in Deutschland, wie bereits in den vorherigen Jahren 2018 und 2019, über dem langjährigen Durchschnitt. Die Photovoltaik-Anlagen haben laut Angaben der Übertragungsnetzbetreiber 2020 etwa 51,4 Terawattstunden elektrische Energie erzeugt und damit einen Beitrag von 10,5 Prozent am deutschen Strommix geleistet. Gemeinsam mit den übrigen regenerativen Energiesystemen – Windenergie, Bioenergie und Wasserkraft – lag der Anteil an der elektrischen Energieerzeugung bei 50,6 Prozent; damit haben zum ersten Mal in einem Kalenderjahr die erneuerbaren Energiesysteme in Deutschland mehr Strom als die fossilen Kraftwerke erzeugt.

Die Bewertung der Stromerträge der Photovoltaik-Anlagen erfolgt über den spezifischen Ertrag in Kilowattstunde pro installiertem Kilowattpeak. Der spezifische Ertrag berechnet sich aus dem Verhältnis des Stromertrags in Kilowattstunden bezogen auf die installierte Nennleistung der Photovoltaik-Anlage in Kilowattpeak. Beispielsweise würde für eine Photovoltaik-Anlage mit einer Nennleistung von 4 Kilowattpeak und einem Jahresstromertrag von 4400 Kilowattstunden der spezifische Ertrag 1100 Kilowattstunden pro Kilowattpeak betragen. Der spezifische Ertrag ist gleichzusetzen mit den Vollbenutzungsstunden, die eine Photovoltaik-Anlage aufzuweisen hat.

Das Jahr 2020 war in allen Teilen Deutschlands sehr ertragreich. Bezogen auf den langjährigen Durchschnitt über die vergangenen neun Jahre waren die Erträge in 2020 im Mittel um 4,1 Prozent größer. Insbesondere das sonnige Frühjahr von März bis Mai mit einem extrem sonnigen April haben zu diesem überdurchschnittlichen Photovoltaikjahr geführt. Abbildung 1 zeigt die Verteilung des spezifischen Ertrags von sehr guten Photovoltaik-Dachanlagen für das Jahr 2020 in Deutschland. Baden-Württemberg weist die größten spezifischen Erträge mit Werten von über 1150 Kilowattstunden pro Kilowatt auf. Im Süden und Osten sowie der Mitte Deutschlands verzeichnen die Photovoltaik-Dachanlagen einen spezifischen Ertrag von mehr als 1075 Kilowattstunden pro Kilowatt. Im Nordwesten sind die spezifischen Erträge etwas geringer, jedoch immer noch überdurchschnittlich.

In Abbildung 2 sind die mittleren spezifischen Monatserträge von Photovoltaik-Dachanlagen in Deutschland für den langjährigen Zeitraum 2012 bis 2020 (blaue Linie) den aktuellen Monatserträgen aus 2020 gegenübergestellt. Während der Jahresbeginn 2020 im Vergleich zum Vorjahr typische Ertragswerte aufzuweisen hat, heben sich die Monate März bis Mai und insbesondere der Monat April heraus. Die spezifischen Erträge im April 2020 waren mit 156 Kilowattstunden pro Kilowatt im deutschlandweiten Durchschnitt die größten, die je im Betrachtungszeitraum seit 2012 aufgetreten sind. Die übrigen Monate ordnen sich weitestgehend im langjährigen Ertragsmittel ein, wobei der September noch einmal außergewöhnlich sonnig und ertragreich war.

Der überdurchschnittliche Ertrag der Photovoltaik-Dachanlagen im Jahr 2020 findet sich auch im Vergleich der Erträge der Vorjahre wieder (siehe Abbildung 3). Die letzten drei Jahre 2018 bis 2020 liegen über dem langjährigen mittleren spezifischen Ertrag von 1053 Kilowattstunden pro Kilowatt. Nach dem Rekordjahr 2018 und dem sehr guten Ertragsjahr 2019 gliedert sich das abgelaufene Kalenderjahr mit erneut starken Erträgen in die Reihe positiver Photovoltaik-Jahre ein.

Sollten die Ertragsdaten der eigenen Photovoltaik-Anlage geringer als die errechneten Referenzerträge in den einzelnen Regionen Deutschlands sein, lässt sich dies auf unterschiedliche Ursachen zurückführen. Neben technischen Störungen können bauliche Gründe – etwa durch die Ausrichtung der Solarmodule nach Osten beziehungsweise Westen oder durch Verschattung durch umliegende Bäume beziehungsweise Gebäude – zu Ertragsminderungen führen. Für Betriebsstörungen können häufig die Wechselrichter für Produktionsausfälle verantwortlich sein, jedoch kann eine Verschmutzung der Solarmodule oder ein Defekt einzelner Solarzellen im Modul der Grund für die Reduktion der Stromproduktion durch die Photovoltaik-Anlage sein. In der Regel benötigt es ein Fachunternehmen aus der Solarbranche, um die Gründe möglicher technischer Störungen identifizieren zu können. Diese Unternehmen können die Störungen dann auch unmittelbar beseitigen und die Photovoltaik-Anlage wieder auf volle Leistungsfähigkeit bringen.

Vorgehen zur Auswertung von Photovoltaik-Stromerträgen

Wir haben uns in unserer Studie auf Photovoltaik-Dachanlagen mit einer Nennleistung bis 30 Kilowattpeak konzentriert, da diese Anlagen laut Daten der Bundesnetzagentur rund 90 Prozent der in Deutschland installierten Photovoltaikanlagen ausmachen. Zudem verfügen diese Anlagen in der Regel über kein professionelles Qualitätssicherungs- und Wartungskonzept, auch betreute Fernüberwachungssysteme sind in der Anlagenklasse, insbesondere bei Hausdachanlagen bis 10 Kilowattpeak, kein Standard.

Ausgangspunkt der Analyse sind Messdaten von Photovoltaik-Anlagen, die über ein internetbasiertes Fernüberwachungssystem verfügen und deren Daten öffentlich verfügbar sind. Die Rohdaten werden zunächst anonymisiert, sodass keine Rückschlüsse auf die einzelne Anlage oder den Betreiber möglich sind. Anschließend erfolgt die Datenverarbeitung und -bereinigung durch einen zweistufigen Algorithmus, um nur Photovoltaikanlagen ohne Fehlfunktionen zu betrachten. Damit wird sichergestellt, dass die ausgewerteten Daten zu Ertragswerten führen, die gut laufende und betreute Photovoltaikanlagen widerspiegeln.

Fazit

2020 war nach 2018 und 2019 erneut ein äußerst ertragreiches Solarjahr mit höheren Stromproduktionserträgen von 4,1 Prozent im Vergleich zum langjährigen Durchschnitt. Die sehr guten Stromertragswerte der Photovoltaik-Dachanlagen lassen sich darauf zurückführen, dass der Frühling 2020 in den Monaten März, April und Mai sehr hohe Sonneneinstrahlungswerte aufzuweisen hat. Das zweite Halbjahr 2020 reiht sich in typische Solarjahre in Deutschland ein, sodass die Photovoltaik-Anlagen in Deutschland über das Kalenderjahr im Durchschnitt knapp 1100 Kilowattstunden pro Kilowattpeak produziert haben. Dies führt bei den Betreibern von Photovoltaik-Anlagen zu entsprechend höheren Einnahmen aus den Einspeisevergütungen.

— Der Autor Henrik te Heesen ist seit 2013 Professor für das Lehr- und Forschungsgebiet “Technologien der Erneuerbaren Energien” am Institut für Betriebs- und Technologiemanagement (IBT) des Umwelt-Campus Birkenfeld der Hochschule Trier. Seine Tätigkeitsschwerpunkte liegen in der Qualitätssicherung von Photovoltaik-Anlagen sowie der Modellentwicklung von regenerativen Energiesystemen. https://www.umwelt-campus.de/teheesen —