Solaranlagen produzieren im Sommer den meisten Ertrag, der Strombedarf ist jedoch im Winter höher. Solarexperte Werner Schmid hat untersucht, wie sich das Dilemma lösen lässt.
Unser Autor
Werner Schmid, zuständig für Energieeffizienz an der Landesanstalt für Landwirtschaft, Ernährung und Ländlichen Raum (LEL), Schwäbisch Gmünd.
Werner Schmid, zuständig für Energieeffizienz an der Landesanstalt für Landwirtschaft, Ernährung und Ländlichen Raum (LEL), Schwäbisch Gmünd.
Die Photovoltaik ist heute in der Landwirtschaft zur Eigenstromversorgung etabliert. Die Technik hat jedoch einen gravierenden Nachteil: Die Module liefern im Sommerhalbjahr deutlich mehr Ertrag als im Winter. Im Winter dagegen ist der Energiebedarf höher: Im Jahr 2018 lag der durchschnittliche Pro-Kopf-Energieverbrauch in Deutschland für Strom, Wärme und mechanische Energie an einem Sommertag bei ca. 60 kWh, an einem Wintertag bei rund 110 kWh. Der Mehrverbrauch ergibt sich, weil der Bedarf an Energie zum Heizen höher ist.
Die Anpassung der Erneuerbare-Energien-Anlagen auf den Verbrauch gelingt bei den einzelnen Technologien unterschiedlich gut. Die meisten von ihnen sind direkt von den vorherrschenden Umweltbedingungen wie z.B. dem Vorkommen von Wind oder Sonne abhängig und bieten, mit Ausnahme der Abregelung, nur wenig Spielraum für eine Anpassung an den Verbrauch. Eine Sonderstellung nimmt nur Biomasse wie Silage, Gülle, Holz, etc. ein, die Energie bedarfsgerecht bereitstellen kann.
Bei der Photovoltaik, die direkt von der Intensität der Sonneneinstrahlung abhängt, können Betreiber durch angepasste Anlagenkonzepte eine höhere durchschnittliche spezifische Tagesleistung im Winter erzielen. Das zeigt eine Auswertung von knapp 5000 Jahres-Datensätzen des Maschinen- und Betriebshilfsring Schwäbisch Hall von insgesamt 477 Anlagen aus Baden-Württemberg.
Die Ergebnisse
Der langjährige Durchschnittsertrag der 477 Photovoltaikanlagen mit weitgehender Südausrichtung in der Region Nord-Württemberg liegt bei 1035 Kilowattstunden je Kilowattpeak (kWh/kWp, siehe Tabelle).
Den höchsten Durchschnittsertrag erzielten Anlagen mit einem Anstellwinkel von 40 bis 45°.
Bei Anlagen mit kleinem Anstellwinkel (0 bis 9°) ist der Energieertrag an einem Sommertag durchschnittlich acht- bis neunfach höher als im Winter.
Bei der Referenz (DN: 25 bis 34°) liegt der Faktor bei ca. 6:1, steil installierte Anlagen (DN: >40°) weisen hingegen ein Verhältnis von bis zu 4:1 auf.
Anlagen mit einem Anstellwinkel größer 40° erzielen mit täglich rund 1 kWh/kWp in den dunkelsten Wintermonaten Dezember und Januar die höchsten durchschnittlichen Tageserträge.
Mehr Ertrag im Winter
Die Ergebnisse haben großen Einfluss auf einzelbetriebliche Entscheidungen und auch die weitere Energiewende. Eine „Winteroptimierung“ der PV-Anlagen bringt im landwirtschaftlichen Betrieb höhere spezifische Erträge in der dunklen Jahreszeit und könnte so dazu beitragen, den Speicherbedarf zu reduzieren. Würden Anlagen konsequent nach „Winterertrag“ gefördert und gebaut, wäre 20 bis 25% weniger Solaranlagenleistung zum Erreichen der Ziele der Energiewende nötig. Das würde Investitionskosten, Material, Energie und Fläche für die Anlagen einsparen.
Aber bereits heute sind die vorhandenen Windkraft- und Photovoltaik-Kapazitäten in der Lage, an manchen Sommertagen den kompletten Strombedarf der Nation zu decken – mit der Konsequenz, dass Anlagen abgeregelt oder Teile des überschüssigen Stroms zu negativen Tarifen im Markt „entsorgt“ werden müssen. Dieser Trend wird in Zukunft zunehmen, und je weniger intelligent der Anlagenpark, einzelbetrieblich oder in Sachen Energiewende, gestaltet wird, desto größer dürften die daraus resultierenden Nachteile ausfallen, sowohl auf der Seite der volkswirtschaftlichen Kosten als auch des Klima- und Ressourcenschutzes.
hinrich.neumann@topagrar.com
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Solaranlagen produzieren im Sommer den meisten Ertrag, der Strombedarf ist jedoch im Winter höher. Solarexperte Werner Schmid hat untersucht, wie sich das Dilemma lösen lässt.
Unser Autor
Werner Schmid, zuständig für Energieeffizienz an der Landesanstalt für Landwirtschaft, Ernährung und Ländlichen Raum (LEL), Schwäbisch Gmünd.
Werner Schmid, zuständig für Energieeffizienz an der Landesanstalt für Landwirtschaft, Ernährung und Ländlichen Raum (LEL), Schwäbisch Gmünd.
Die Photovoltaik ist heute in der Landwirtschaft zur Eigenstromversorgung etabliert. Die Technik hat jedoch einen gravierenden Nachteil: Die Module liefern im Sommerhalbjahr deutlich mehr Ertrag als im Winter. Im Winter dagegen ist der Energiebedarf höher: Im Jahr 2018 lag der durchschnittliche Pro-Kopf-Energieverbrauch in Deutschland für Strom, Wärme und mechanische Energie an einem Sommertag bei ca. 60 kWh, an einem Wintertag bei rund 110 kWh. Der Mehrverbrauch ergibt sich, weil der Bedarf an Energie zum Heizen höher ist.
Die Anpassung der Erneuerbare-Energien-Anlagen auf den Verbrauch gelingt bei den einzelnen Technologien unterschiedlich gut. Die meisten von ihnen sind direkt von den vorherrschenden Umweltbedingungen wie z.B. dem Vorkommen von Wind oder Sonne abhängig und bieten, mit Ausnahme der Abregelung, nur wenig Spielraum für eine Anpassung an den Verbrauch. Eine Sonderstellung nimmt nur Biomasse wie Silage, Gülle, Holz, etc. ein, die Energie bedarfsgerecht bereitstellen kann.
Bei der Photovoltaik, die direkt von der Intensität der Sonneneinstrahlung abhängt, können Betreiber durch angepasste Anlagenkonzepte eine höhere durchschnittliche spezifische Tagesleistung im Winter erzielen. Das zeigt eine Auswertung von knapp 5000 Jahres-Datensätzen des Maschinen- und Betriebshilfsring Schwäbisch Hall von insgesamt 477 Anlagen aus Baden-Württemberg.
Die Ergebnisse
Der langjährige Durchschnittsertrag der 477 Photovoltaikanlagen mit weitgehender Südausrichtung in der Region Nord-Württemberg liegt bei 1035 Kilowattstunden je Kilowattpeak (kWh/kWp, siehe Tabelle).
Den höchsten Durchschnittsertrag erzielten Anlagen mit einem Anstellwinkel von 40 bis 45°.
Bei Anlagen mit kleinem Anstellwinkel (0 bis 9°) ist der Energieertrag an einem Sommertag durchschnittlich acht- bis neunfach höher als im Winter.
Bei der Referenz (DN: 25 bis 34°) liegt der Faktor bei ca. 6:1, steil installierte Anlagen (DN: >40°) weisen hingegen ein Verhältnis von bis zu 4:1 auf.
Anlagen mit einem Anstellwinkel größer 40° erzielen mit täglich rund 1 kWh/kWp in den dunkelsten Wintermonaten Dezember und Januar die höchsten durchschnittlichen Tageserträge.
Mehr Ertrag im Winter
Die Ergebnisse haben großen Einfluss auf einzelbetriebliche Entscheidungen und auch die weitere Energiewende. Eine „Winteroptimierung“ der PV-Anlagen bringt im landwirtschaftlichen Betrieb höhere spezifische Erträge in der dunklen Jahreszeit und könnte so dazu beitragen, den Speicherbedarf zu reduzieren. Würden Anlagen konsequent nach „Winterertrag“ gefördert und gebaut, wäre 20 bis 25% weniger Solaranlagenleistung zum Erreichen der Ziele der Energiewende nötig. Das würde Investitionskosten, Material, Energie und Fläche für die Anlagen einsparen.
Aber bereits heute sind die vorhandenen Windkraft- und Photovoltaik-Kapazitäten in der Lage, an manchen Sommertagen den kompletten Strombedarf der Nation zu decken – mit der Konsequenz, dass Anlagen abgeregelt oder Teile des überschüssigen Stroms zu negativen Tarifen im Markt „entsorgt“ werden müssen. Dieser Trend wird in Zukunft zunehmen, und je weniger intelligent der Anlagenpark, einzelbetrieblich oder in Sachen Energiewende, gestaltet wird, desto größer dürften die daraus resultierenden Nachteile ausfallen, sowohl auf der Seite der volkswirtschaftlichen Kosten als auch des Klima- und Ressourcenschutzes.
