kWp - Kilowatt Peak

• Peakleistung oder auch Spitzenleistung (englisch peak = Spitze) bezeichnet die elektrische Höchstleistung bzw. Nennleistung einer Solaranlage bei optimaler Einstrahlung der Sonne. Dieser Wert wird in der Regel in „Kilowatt peak“ - kWp - angegeben und macht die elektrische Leistung von Modulen und Anlagen vergleichbar. Je höher die Kilowatt Peakleistung einer Photovoltaik-Anlage, desto höher ist ihr Energieertrag übers Jahr.
• Der Energieertrag in „Kilowattstunden“ - kWh - entsteht aus der Leistung der Anlage (je nach Intensität der Sonne) und der Zeitdauer der Sonneneinstrahlung. Überschlägig kann man den Energieertrag mit Peakleistung mal 900 Kilowattstunden je Kilowatt abschätzen. Zur genauen Berechnung des jährlichen Energieertrags der Anlage reicht diese grobe Schätzung allerdings nicht aus.
• Zum Vergleich unterschiedlicher Modularten kann auch der Wert Kilowatt pro Quadratmeter (kWp/m²) genutzt werden. So lässt sich schnell die mögliche Gesamtleistung einer Dachfläche oder Fassade zumindest grob überschlagen und vergleichen.
• Um die Kosten zu vergleichen, nutzt man den Wert Euro pro Kilowatt - €/kWh. Dann spricht man von spezifischen Systemkosten. Eine kleine PV-Anlage für private Einfamilienhäuser bis zehn Kilowatt Peak ist derzeit für 1.100 bis 1.400 Euro pro Kilowatt Peak Solarleistung erhältlich (inklusive Planung und Montage, ohne Stromspeicher).
• Wichtig ist, dass die Peakleistung von Solarmodulen mit bestimmten Tests nach festgelegten Standards im Labor ermittelt wird. Im realen Betrieb auf dem Dach weicht die aktuelle (momentane) Leistung in der Regel nach unten ab, weil die Sonneneinstrahlung selbst wetterbedingt schwankt oder andere, anlagenspezifische Faktoren die Peak-Leistung mindern. Dazu gehören die nicht optimale Ausrichtung der Module zur Sonne, (Teil-)Verschattung durch Bäume oder Wolken, Verschmutzungen der Anlage oder sehr hohe Temperaturen, bei denen sich die Module stark aufheizen, etwa im Sommer.

• 1000 W/m² Einstrahlung
• 25 °C Umgebungstemperatur
• Air Mass 1,5 (Sonnenlichtspektrum)

Die Nennleistung gibt die unter normierten Testbedingungen erzielte elektrische Leistung an. In diesen exakt definierten Messungen werden die Module mit einer Strahlungsleistung von 1.000 Watt pro Quadratmeter bestrahlt. Das Strahlungsspektrum entspricht dabei dem Spektrum des Sonnenlichts, die Modultemperatur beträgt 25 Grad.

Dies entspricht ziemlich genau den optimalen Bedingungen, die in Deutschland jedoch allenfalls an wenigen Sommertagen erreichbar sind.

Um die Angabe kW_p aber richtig einordnen zu können, sind häufig weitere Angaben notwendig. Durch die standardisierten Testbedingungen kann aber die Angabe Kilowatt Peak oder Watt Peak als Vergleichsmaßstab für folgende Punkte bei Solarzellen oder Photovoltaikanlagen herangezogen werden:

• So ist zum Beispiel wichtig zu wissen, dass pro kW_p in Deutschland durchschnittlich im Jahr 800 bis maximal 1.000 Kilowattstunden Strom erzeugt werden können.
• Gleichzeitig ist jedoch auch interessant, welche Fläche eine PV-Anlage für 1 kW_p benötigt. Denn die unterschiedlichen Solarzellen benötigen für 1 Kilowatt Peak zwischen vier (Monokristalline Module) bis zehn (Dünnschichtmodule) Quadratmeter Solarmodule.
• Ist eine bestimmte Dachfläche vorhanden, dann kann über Umrechnungen bestimmt werden, wie viel kW_p mit den unterschiedlichen Modulen auf dieser Fläche maximal erzielt werden können.
• Außerdem wird die Angabe kW_p auch zum Preisvergleich von Solarmodulen herangezogen. Dieser Wert ist vor allem auch für Rentabilitätsberechnungen interessant. Die Angabe Euro pro kW_p ermöglicht also über das Verhältnis Preis pro kWp und erzielbare kWh pro kW_p im Jahr den Rückschluss darauf, bis zu welchem kW_p-Preis die Anlage wirtschaftlich ist.
• Schließlich benötigt man zur Planung und Auslegung der Wechselrichter und der richtigen Querschnitte der Verkabelung die Angabe, wie viel kW_p die gesamte Photovoltaikanlage umfasst. Denn der Wechselrichter wird ja entsprechend der maximalen Anlagenleistung dimensioniert.

Die tatsächliche Leistung einer Photovoltaikanlage wird in kW (Kilowatt) gemessen. Die Leistung ändert sich ständig, weil sie vom Wetter und vom Einfallswinkel des Sonnenlichts abhängt. Nicht zu verwechseln mit der Leistung ist der Ertrag der Photovoltaikanlage, der in kWh angegeben wird.

Sinnvollerweise wird hier meist der Ertrag pro Jahr angegeben, damit jeder Monat in die Berechnung eingeht. Der Ertrag errechnet sich aus Produkt aus Leistung und Zeit. Drei Stunden mit einer Leistung von fünf Kilowatt ergeben also einen Ertrag von 15 Kilowattstunden. Eine Kilowattstunde entspricht einer elektrischen Energie von 3.600 Kilojoule.

Es besteht kein direkter Zusammenhang zwischen der Nennleistung (kWp) und der tatsächlichen Leistung der Solarmodule. Das liegt daran, dass die Idealbedingungen der Labormessung in der Praxis selten erreichtwerden. Es ist also nicht möglich, aus der Nennleistung der Module den jährlichen Ertrag zu berechnen.

Ein wenig komplizierter ist die Frage, ob die Nennleistung denn wenigstens einen Vergleich verschiedener Module untereinander erlaubt. Bedeuten 20 Prozent mehr kW_p also auch 20 Prozent mehr Ertrag? Es kommt darauf an, was miteinander verglichen wird! Ein Vergleich zweier gleichartiger Module, also zum Beispiel zweier monokristalliner Module auf Siliziumbasis, ist durchaus möglich.

Wenn sich ein Kunde also schon für solche Module entschieden hat, ist die in kW_p angegebene Nennleistung eine wichtige Information für den Leistungsvergleich. Dieser ist möglich, weil ähnliche Module auf Abweichungen von den Idealbedingungen auch mit ähnlichen prozentualen Leistungseinbußen reagieren.

Ungeeignet ist die Angabe kWp aber zum Vergleich verschiedener Modultypen unter Realbedingungen. Dünnschichtmodule und kristalline Module verhalten sich unter verschiedenen Bedingungen sehr unterschiedlich. Hier ist Expertenwissen gefragt, um den Ertrag beider Varianten abzuschätzen.

Hinzu kommt, dass Werbeaussagen einiger Hersteller die Verwirrung um die Begriffe "Leistung" und "Nennleistung" gezielt nutzen. Geworben wird beispielsweise damit, dass Dünnschichtmodule auf flachen Dächern mehr Ertrag pro kW_p versprechen als kristalline Module. Das ist richtig, aber der Ertrag pro Quadratmeter ist dennoch niedriger.

Die Beziehung zwischen Kilowattpeak (kW_p) und Kilowattstunden (kWh) ist wichtig, um den Energieertrag einer Photovoltaikanlage zu verstehen.

KW_p bezeichnet die maximale Leistung einer PV-Anlage unter optimalen Bedingungen. Um einen realistischen Ertrag in kWh zu berechnen, benötigen Sie in Ihrer Rechnung außerdem den Ertragsfaktor:

Die tatsächliche Energieproduktion in kWh hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Sonneneinstrahlung, Wetterbedingungen und der Ausrichtung der Solarmodule. Gebündelt ergibt das den Ertragsfaktor, der die Standort-Faktoren berücksichtigt und eine Schätzung des jährlichen Energieertrags somit ermöglicht.

In Deutschland beträgt der durchschnittliche Ertragsfaktor etwa 800 bis 1000 Watt pro kWp Anlagenleistung. Ein Beispiel zeigt:

Nehmen wir an, Sie haben eine PV-Anlage mit einer Leistung von 4 kW_p

Basierend auf diesen Daten des Ertragsfaktors produzieren Sie mit einer 4 kW_p Anlage rund 3,2 bis 4 kWh Solarstrom pro Jahr

Bei der Planung einer PV-Anlage ist es wichtig, den eigenen Energiebedarf in kWh zu kennen und die Anlagengröße auf dem lokalen Ertragsfaktor in kW_p basierend zu bestimmen.

Die angenommenen Werte ergeben unter Berücksichtigung der jährlichen Sonnenstunden, beispielsweise über ein Standort-Tool wie PVGIS, einen realistisch zu erwartenden Wert an kWh pro Jahr. Als "Daumenregel" lässt sich hier für eine nach Süden ausgerichtete PV-Anlage der realistische Faktor von 970 annehmen. Es ergibt sich also die Rechnung: 

kw x Faktor 970 = ? kWh/a

Die folgende Tabelle zeigt die Ergebnisse für PV-Anlagen von 1 kW bis 10 kW:

Für eine noch genauere Bestimmung des Ertrags ist ein wenig Kopfrechnen vonnöten, weil die Angaben der Hersteller normiert sind, um einen Vergleich zu ermöglichen. Allzu schwierig ist die Berechnung aber nicht.

• Schritt 1:

Aus den Angaben des Herstellers zur Modulgröße und zur Nennleistung wird die Nennleistung pro Quadratmeter ermittelt.

• Schritt 2:

Dies wird mit der nutzbaren Dachfläche multipliziert, um die Nennleistung der insgesamt auf dem Dach montierbaren Module zu bestimmen.

• Schritt 3:

Daraus wird die theoretische Maximalleistung der Photovoltaikanlage berechnet, wobei zum Beispiel auch Leitungsverluste und der Wirkungsgrad des Wechselrichters zu berücksichtigen sind.

• Schritt 4:

Aus vorliegenden Tabellen kann der zu erwartende Ertrag am jeweiligen geographischen Standort ermittelt werden. Diese Tabellen geben an, wie viele kWh pro Jahr für jedes Kilowatt der in Schritt drei ermittelten theoretischen Höchstleistung zu erwarten sind. Multipliziert mit der vom Herstelle angegebene Lebensdauer der Module ergibt sich daraus der gesamte Ertrag der Anlage.

• Schritt 5:

Die in Schritt vier errechneten realistischen Erträge der verschiedenen Varianten können jetzt ins Verhältnis zu den Kosten der verschiedenen Varianten gesetzt werden. Als Ergebnis erhält man die Information, die für die meisten Kunden die wichtigste ist: Was kostet jede Kilowattstunde selbst erzeugter Strom?

Beim vierten Schritt ist aber darauf zu achten, dass die Tabelle sich auf den richtigen Modultyp bezieht.

Die Nennleistung der Module sagt wenig über den Stromertrag der Anlage aus, der von zahlreichen Faktoren abhängt. Wer sich mit diesen Details nicht auseinandersetzen möchte, sollte vor seiner Entscheidung eine Ertragsprognose erstellen lassen.