kWp - Bedeutung für Solaranlagen und Unterschied zu kWh

Die Einheit Kilowatt-Peak (kWp) wurde entwickelt, um die Leistung von Photovoltaikanlagen mess- und vergleichbar zu machen.

Doch was genau ist Kilowatt-Peak (kWp) und wo liegt der Unterschied zu Kilowattstunden (kWh)?

Photovoltaik ist beliebter denn je. Ob auf dem Balkon, auf dem Dach des Einfamilienhauses oder im Solarpark: Photovoltaikanlagen sind heutzutage kaum mehr wegzudenken. Es schadet also nicht, wenn wir darüber Bescheid wissen, wie die Leistungen dieser Anlagen eigentlich gemessen und verglichen werden und warum Kilowatt nicht immer Kilowattstunde meint.

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Kilowatt-Peak: Die Masseinheit für die Leistung einer Photovoltaikanlage

Warum Kilowatt-Peak und nicht einfach Kilowattstunde?

Eine Photovoltaikanlage wandelt die Energie der Sonnenstrahlen in elektrische Energie um. Die Sonne wirkt jedoch nicht zu jeder Tageszeit, an jedem Ort und auf jedem Dach gleich stark. Photovoltaikanlagen erbringen bei unterschiedlichen Bedingungen, wie beispielsweise Temperatur, Neigung der Dachfläche oder Lichteinstrahlung, unterschiedlich hohe Leistungen. Um zu garantieren, dass alle PV-Anlagen vergleichbar sind, müssen die Hersteller die elektrische Leistung der Solarmodule unter einheitlich festgelegten Standard-Testbedingungen messen. Die Ergebnisse werden im Datenblatt der Anlage dokumentiert. Die Leistung von Photovoltaikanlagen wird darum meistens in kWp - Kilowatt-Peak angegeben.

Definition von Kilowatt-Peak

Kilowatt-Peak, kurz kWp, ist eine im Bereich der Photovoltaik verwendete Bezeichnung zur Ermittlung der elektrischen Höchstleistung von Photovoltaikanlagen. Unter einheitlichen Testbedingungen, den Standard Test Conditions (STC), wird die Vergleichbarkeit der Leistung verschiedener Photovoltaikanlagen ermöglicht.

Was bedeutet „Peak" (P)?

Der Begriff „Peak“ (engl. Spitze, Höchstwert) bezeichnet einen Spitzenwert. Zusammen mit Kilowatt definiert diese Einheit die elektrische Höchstleistung einer Photovoltaikanlage und wird ausschliesslich in dieser Branche genutzt.
Was ist STC und was ist NOCT?

Was ist STC und was ist NOCT?

Um die Leistungen verschiedener Solarzellen und Photovoltaikanlagen vergleichbar zu machen, wurden zwei Sets von Test-Bedingungen entwickelt. Die Standard-Testbedingungen „STC“ (engl. Standard Test Conditions) und die Normal-Testbedingungen „NOCT” (engl. Nominal Operating Cell Temperatur). Sie beschreiben die Modulleistung und werden vom Hersteller im Datenblatt mit allen Informationen über das Modul angegeben.

STC

Das sind die Standard-Testbedingungen, die sicherstellen, dass für alle Module die gleichen Betriebsbedingungen gelten und man so die Leistung verschiedener Module vergleichen kann.

Diese Rahmenbedingungen beziehen sich auf Faktoren, die sich auf die Leistung und den PV-Ertrag auswirken. Davon geht man aus:

• Die Sonneneinstrahlung beträgt 1'000 Watt pro Quadratmeter.
• Die Luftmasse (AM) beträgt 1,5.
• Die Modultemperatur liegt bei 25 Grad Celsius.

Die Luftmasse, auf Englisch „Air Mass“ (AM), mit einem Wert von 1 beschreibt die Distanz, die das Sonnenlicht durch die Erdatmosphäre bis zum Boden zurücklegt, wenn die Sonne am Zenit, also am höchsten Punkt steht und das Licht senkrecht auf die Erde fällt. Der AM-Wert von 1,5 gilt als realistischer und wird daher bei den Standardtestbedingungen verwendet. Dieser ergibt sich bei einem Zenitwinkel von 48.2 Grad und einer globalen Bestrahlungsstärke von 1'000 W/m2.

NOCT - eine Alternative zu STC

Neben dem STC, die wie der Name schon sagt, als absoluter Standard gelten, gibt es auch eine Alternative, da es Bedarf an “realistischeren” Testbedingungen gab. Ergänzend zu den Standard-Testbedingungen wurde also der NOCT entwickelt. NOCT steht für „Nominal Operating Cell Temperature" und bedeutet übersetzt „Temperatur der Solarzelle im Normalbetrieb“. Mithilfe der NOCT, wird die Leistung einer PV-Anlage unter

Betriebsbedingungen, die eher dem Einsatz unter Realbedingungen entsprechen, gemessen. Die Ergebnisse werden ebenfalls in jedes Datenblatt aufgenommen.

Die Rahmenbedingungen der NOCT lauten wie folgt:

• Die Sonneneinstrahlung beträgt 800 Watt pro Quadratmeter.
• Die Luftmasse (AM) beträgt 1,5.
• Die Windgeschwindigkeit beträgt 1 m/s.
• Die Aussentemperatur liegt bei 20 Grad Celsius.
• Die Modultemperatur liegt bei 45 +/-3 Grad Celsius.

Die NOCT sind damit allerdings für den wichtigsten Zweck, Vergleichbarkeit von Solarmodulen, also nicht besser als STC, lediglich anders.

Unterschied zwischen Elektrogeräten (kWh) und PV-Anlagen (kWp)

Die Kilowatt-Stunde, kurz kWh, ist die Masseinheit für die Energie, die in einer Stunde von einer Anlage mit der Leistung von einem Kilowatt erzeugt oder verbraucht wird. Ein Kilowatt entspricht 1'000 Watt. Sie werden diese Einheit von elektrischen Geräten kennen. Auf gewöhnlichen Haushaltsgeräten finden Sie die Angabe über die jeweils benötigte Leistung. Beispielsweise verbraucht eine Waschmaschine zwischen 800 und 1'000 Watt, also ca. 1 Kilowatt pro Stunde Laufzeit, was einem Energieverbrauch von 1 kWh entspricht.

Die Angabe auf Ihrem Elektrogerät beziehen sich somit immer auf die Leistung, die uns ermöglicht, den Energieverbrauch pro Stunde zu berechnen. Photovoltaikanlagen funktionieren genau umgekehrt. Hier beschreiben die Kilowattstunden die Energie, die von der PV-Anlage produziert wird. Doch schwankt der tatsächliche Ertrag. Deshalb ist der Einsatz einer vergleichbaren Messgrösse wichtig und dafür ist in der Solarbranche die Einheit kWp üblich.

Beispiel: Anlagenleistung ermitteln

Die Gesamtleistung einer Photovoltaikanlage in Kilowatt-Peak zu ermitteln, ist einfach. Man multipliziert die Leistung eines Moduls mit der Anzahl der Solarmodule.

Ermittlung der Anlagenleistung in kWp:
15 Module mit einer Leistung von 400 Wp (Watt-Peak)

Leistung = 15 x 400 Wp = 6'000 Wp oder 6 kWp

Einschätzung kWp und kWh Werte für Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern

Moderne Photovoltaikmodule weisen eine Leistung von ca. 400 Wp auf. Private Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern haben eine geschätzte Leistung zwischen 7 und 15 kWp und bestehen somit aus etwa 17-40 Photovoltaikmodulen.

Für eine Anlage von 10 kWp können wir diesen Wert in den ausgezeichneten Solarrechner von Energieschweiz einsetzen. Laut Solarrechner produziert die Anlage beispielsweise in Bern oder Zürich bei südlichen Ausrichtung der Module Strom im Ausmass von ca. 10'000 kWh/Jahr. Wir können also vereinfachend davon ausgehen, dass 1 kWp an Leistung für 1' 000 kWh Stromproduktion pro Jahr ausreicht.

Fazit

Die Angabe Kilowatt-Peak bietet eine effektive Möglichkeit, die Leistung von Photovoltaikanlagen miteinander zu vergleichen, selbst wenn sie nicht immer das Mass für die Energieerzeugung darstellt. So wie ein Auto nicht durchgehend mit maximalen PS unterwegs ist, erzeugt auch eine PV-Anlage nicht immer die maximalen kW.