Photovoltaik: Was sind kWp und kWh?
Von Kilowattstunden (kWh) haben die meisten sicher schon einmal gehört. Aber was bedeutet Kilowattpeak (kWp), das einem im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen immer wieder begegnet? Wir erklären kWp und kWh und was die beiden Größen miteinander zu tun haben.
Inhaltsverzeichnis
Was bedeutet ein Kilowatt?
Kilowatt (kW) beschreibt ganz allgemein die Leistung eines Gerätes. Nicht nur bei Fön, Waschmaschine, Staubsauger und Fernseher – sondern auch bei Fahrzeugen wie Autos, Lastwagen und E-Loks wird die Leistung in Watt beziehungsweise Kilowatt (= 1.000 Watt) angegeben. Übrigens: Die bei Fahrzeugen auch übliche Bezeichnung Pferdestärke (PS) lässt sich leicht in Kilowatt (kW) umrechnen:
- 1 PS ≙ 0,73549875 kW
- 1kW ≙ 1,35962 PS
So viel Leistung haben Ihre Geräte zuhause
- Staubsauger: rund 1.500 Watt
- Fernseher: LED-Fernseher mit 40 Zoll rund 70 Watt, gleichgroßer Plasma-Fernseher circa 175 Watt
- Backofen: 3 bis 4 Kilowatt = 3.000 bis 4.000 Watt
Zum Vergleich:
- Ein Elektroauto wie der VW iD.3 fährt mit 150 kW (204 PS)
- Der Triebwagen eines ICE 3 hat eine Leistung von 8.000.000 Watt, das sind 8.000 Kilowatt oder 8 Megawatt (MW)
Kilowattstunde: Stromverbrauch und Stromertrag
Wer sich seine Stromrechnung einmal genauer anschaut, findet darauf einen Wert, wie viele Kilowattstunden (kWh) verbraucht wurden. Dieser Wert wird dann mit dem Strompreis in Cent pro Kilowattstunde multipliziert.
Stromverbrauch
Läuft ein Gerät mit einer Leistung von 1 Kilowatt genau eine Stunde lang, wurde 1 kW × 1 h = 1 kWh Strom verbraucht. Genauso könnte man ein Gerät mit 6 kW 10 Minuten (= 1/6 h) lang laufen lassen. Oder ein Gerät, das nur 10 Watt braucht, 100 Stunden lang. Immer hätte man 1 Kilowattstunde Strom verbraucht
Stromertrag
Bei Photovoltaikanlagen funktioniert die Rechnung genauso – nur in die andere Richtung. Denn Photovoltaikanlagen erzeugen ja Strom, statt ihn zu verbrauchen. Auch hier wird der Stromertrag – also die Menge an erzeugtem Strom – in Kilowattstunden angegeben.
Was ist ein kWp?
kWp meint Kilowattpeak und bezeichnet die Leistung einer Photovoltaikanlage. Photovoltaikanlagen auf Dächern bestehen aus Solarmodulen, die in unterschiedlichen Größen verfügbar sind.
Eine wichtige Kennzahl für die Nennleistung eines PV-Moduls ist die Nennleistung. Das ist die Leistung, die ein Modul unter bestimmten Idealbedingungen erbringt, also wie viel Strom das Modul momentan abgeben kann. Die Nennleistung wird unter standardisierten Testbedingungen angegeben. Die tatsächliche Leistung einer Anlage kann sich im Betrieb und durch Alterung der Module verändern, und wird vom Hersteller auf dem Typenschild der Anlage angegeben.
Die dafür verwendete Einheit heißt Kilowattpeak, abgekürzt kWp, und rührt vom englischen Wort peak für Spitze oder Gipfel her. Man spricht deshalb auch von der Spitzenleistung oder der Höchstleistung der Anlage. Ein anderes Synonym für die Nennleistung ist im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen der Begriff „installierte Leistung“.
Der tatsächliche Nutzen einer Photovoltaikanlage hängt heute jedoch nicht nur von der installierten Leistung ab. Intelligente Messsysteme, Batteriespeicher und Energiemanagementsysteme können dabei helfen, den Eigenverbrauch zu erhöhen und Stromkosten zu senken.
Nennleistung in kWp macht Vergleiche möglich
Die wichtigste Funktion der in kWp angegebenen Nennleistung ist es, Photovoltaik-Module miteinander vergleichen zu können. Das ist möglich, weil sich diese Angaben immer auf genau festgelegte Idealbedingungen – die sogenannten „Standard Test Conditions“ (STC) – beziehen.
Unter diesen Bedingungen werden die Module im Labor getestet:
- Temperatur der Module (nicht die Außentemperatur): 25 °C
- Sonneneinstrahlung: 1.000 Watt pro m2
- Spektrum des auftreffenden Sonnenlichts entspricht einem Einfallswinkel der Sonnenstrahlen von 48,2
Wie realistisch ist der Wert kWp?
Kritisiert werden diese Standard-Testbedingungen, weil die realen Betriebsbedingungen meistens mehr oder weniger stark abweichen. Deshalb wurde eine weitere standardisierte Testumgebung festgelegt, die Normal Operating Cell Temperature, kurz NOCT. Sie enthält folgende abweichende Parameter:
- Temperatur der Module: 45 °C
- Sonneneinstrahlung: 800 Watt pro m2
Maßgeblich ist die Nennleistung unter STC-Bedingungen. Ergänzend veröffentlichen Hersteller häufig Leistungswerte unter NOCT-Bedingungen.
kWp und kWh – das ist der Unterschied
Während die Nennleistung der Photovoltaikanlage in kWp angibt, wie viel Strom die Module unter ganz bestimmten Idealbedingungen produzieren können, wird die erzeugte Strommenge – also der tatsächliche Ertrag der Anlage, über einen bestimmten Zeitraum hinweg und unter realen Bedingungen – in kWh angegeben. Der Ertrag hängt nicht nur von der Nennleistung der Module beziehungsweise von der Leistung einer Photovoltaikanlage ab, sondern auch von weiteren Faktoren wie Standort, Dachneigung (Photovoltaik-Ausrichtung), Sonneneinstrahlung und Außentemperatur.
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage wird in kWh gemessen. Für die Wirtschaftlichkeit ist aber nicht nur die erzeugte Strommenge entscheidend, sondern auch, wie viel davon direkt im Haushalt genutzt wird.
Lässt sich kWp in kWh umrechnen?
Die installierte Leistung der Photovoltaikanlage, also die Kilowattpeak-Angabe, lässt sich nicht nach einer starren Formel in den zu erwartenden Stromertrag umrechnen. Denn der variiert stark. Er ist vor allem von der Sonnenscheindauer, aber auch von anderen Faktoren abhängig:
- An welchem Standort ist die Anlage installiert?
- Welche Neigung hat zum Beispiel das Dach?
- Wie ist die Anlage ausgerichtet?
Bevor die Anlage tatsächlich in Betrieb geht, sind nur Schätzungen zum erwarteten Ertrag oder näherungsweise Rechnungen anhand von Durchschnittswerten möglich.
Wie viel kWh pro kWp?
Wie viel Strom tatsächlich pro installiertem Kilowatt Leistung „geerntet“ wird, lässt sich im Vorhinein nur schätzen. Soll die Photovoltaikanlage auf einem Hausdach installiert werden, dann haben vor allem die Ausrichtung und der Neigungswinkel des Daches Einfluss auf den Ertrag. Im Durchschnitt lassen sich in Deutschland pro Kilowattpeak installierte Leistung etwa 1.000 Kilowattstunden Strom pro Jahr erzeugen. Ist die Anlage erst einmal in Betrieb, lässt sich die Energieproduktion in kWh einfach jährlich ablesen und mit der installierten Leistung in Bezug setzen.
So viel Strom kommt von Ihrem Dach
PV-Anlagen auf Dächern von Einfamilienhäusern haben in Deutschland meist eine Leistung zwischen 4 und 10 Kilowattpeak. Die Nennleistung eines PV-Moduls wird dabei nicht nur von seiner Größe bestimmt, sondern auch vom Wirkungsgrad der Solarzellen. So kann unter Umständen eine kleinere Fläche trotzdem einen höheren Stromertrag bringen.
Aktuelle PV-Module für Einfamilienhäuser erreichen häufig Leistungen von 430 bis 500 Wp pro Modul, leistungsstarke Modelle zum Teil noch mehr.
Gut zu wissen: Das kostet ein kWp
Die Preise für Photovoltaik-Anlagen werden oft pro Kilowattpeak (kWp) angegeben. Das macht sie leichter vergleichbar. Bei größeren Anlagen mit höherer Nennleistung gibt es „Mengenrabatt“: Der Preis pro kWp fällt dann meist niedriger aus.
Die Kosten für Photovoltaikanlagen hängen von Größe, Komponenten und Montageaufwand ab. Aktuelle Marktpreise sollten vor einer Investitionsentscheidung individuell eingeholt werden.