Leistung im Jahresverlauf: Wie effizient arbeiten Photovoltaik und Solarthermie im Winter?

Die Frage, ob eine Solaranlage im oft grauen Deutschland und gerade im Winter überhaupt nennenswerte Erträge liefert, beschäftigt viele Hausbesitzer. Kurze, bewölkte Tage und eisige Temperaturen lassen schnell Zweifel an der Effizienz aufkommen. Dabei fällt die Antwort überraschend aus: Für eine der beiden Solartechnologien ist Kälte sogar ein Vorteil.

Dieser Beitrag beleuchtet die physikalischen Unterschiede zwischen Photovoltaik und Solarthermie und erklärt, welche Technologie im Winter die Nase vorn hat. Zudem erfahren Sie, warum Ihr Dach auch in der kalten Jahreszeit wertvolle Energie produzieren kann.

Photovoltaik im Winter: Ein Spiel aus Licht und Kälte

Eine Photovoltaikanlage erzeugt Strom. Ihr entscheidender Antrieb ist Licht, nicht Wärme. Genau dieses grundlegende Prinzip ist der Schlüssel zum Verständnis ihrer Wintertauglichkeit.

Der überraschende Effizienz-Boost durch Kälte

Es klingt paradox, ist aber eine physikalische Tatsache: Photovoltaikmodule arbeiten bei kalten Temperaturen effizienter als bei großer Hitze. Der Grund liegt im Halbleitermaterial der Solarzellen. Ähnlich wie ein Computerprozessor, der bei Überhitzung an Leistung verliert, sinkt der Wirkungsgrad von PV-Modulen bei hohen Temperaturen.

Als Faustregel gilt: Pro Grad Celsius unter der Norm-Prüftemperatur von 25 °C steigt die elektrische Spannung des Moduls und damit seine Leistung um etwa 0,3 bis 0,4 %. Ein kalter, klarer Sonnentag im Februar kann daher eine höhere Momentanleistung erzeugen als ein sehr heißer Tag im Juli.

Die wahre Herausforderung: Weniger Sonnenstunden und flacher Sonnenstand

Der Hauptgrund für geringere Stromerträge im Winter ist nicht die Kälte, sondern die deutlich reduzierte Lichteinstrahlung. Die Tage sind kürzer und die Sonne steht tiefer am Horizont. Dadurch treffen die Sonnenstrahlen in einem flacheren Winkel auf die Module, was die Energieausbeute pro Fläche reduziert. Zudem ist der Anteil an diffusem Licht durch Wolken höher.

Doch auch diffuses Licht wandeln moderne PV-Anlagen in Strom um. Ein Blick auf die detallierte Funktionsweise von Photovoltaikanlagen zeigt, dass sie auch ohne direkten Sonnenschein produzieren, wenn auch mit geringerer Leistung.

Eine typische 10-kWp-Anlage, die im Sommer 1.300 kWh pro Monat erzeugt, liefert im Dezember oder Januar oft nur 250 bis 400 kWh. Über das gesamte Jahr betrachtet bedeutet das: Etwa 70–75 % des Solarstroms werden im Sommerhalbjahr (April–September) und nur 25–30 % im Winterhalbjahr (Oktober–März) erzeugt.

Was passiert, wenn Schnee die Module bedeckt?

Eine geschlossene Schneedecke auf den Modulen blockiert das Licht und die Stromproduktion kommt zum Erliegen. Hier zeigt sich ein Vorteil steiler montierter Anlagen: Ab einem Neigungswinkel von etwa 35 Grad rutscht der Schnee in der Regel von selbst ab, sobald die Temperaturen leicht ansteigen oder die Sonne scheint. Bei flacheren Dächern kann der Schnee länger liegen bleiben.

Die Erfahrung zeigt jedoch, dass der Ertragsverlust durch wenige Schneetage über das Jahr gesehen meist vernachlässigbar ist. Vom eigenhändigen Entfernen des Schnees wird aus Sicherheitsgründen dringend abgeraten.

Solarthermie im Winter: Der Kampf gegen die Kälte

Eine Solarthermieanlage erzeugt keinen Strom, sondern Wärme. Sie erhitzt eine Trägerflüssigkeit, die dann zur Erwärmung von Brauchwasser oder zur Unterstützung der Heizung genutzt wird. Ihr Funktionsprinzip macht sie im Winter anfälliger für Leistungseinbußen.

Der entscheidende Faktor: Die Temperaturdifferenz

Die Effizienz einer Solarthermieanlage hängt nicht nur von der Sonneneinstrahlung ab, sondern maßgeblich von der Temperaturdifferenz zwischen dem Kollektor und der Umgebungsluft. Im Winter ist diese Differenz besonders groß: Der Kollektor soll sich aufheizen, während die Außentemperatur oft unter dem Gefrierpunkt liegt.

Dieser Temperaturunterschied bedingt unvermeidbare Wärmeverluste an die Umgebung. Je kälter es draußen ist, desto mehr der gewonnenen Sonnenenergie geht wieder verloren. Die Kälte, die der Photovoltaik hilft, ist für die Solarthermie also ein klarer Nachteil.

Flachkollektor vs. Vakuumröhrenkollektor: Ein Duell der Dämmung

Nicht alle Solarthermie-Kollektoren sind gleich. Besonders im Winter zeigen sich deutliche Unterschiede:

Flachkollektoren sind die einfachere und günstigere Variante. Ihre Dämmung ist jedoch begrenzt, was im Winter zu hohen Wärmeverlusten führt.

Vakuumröhrenkollektoren hingegen funktionieren nach dem Prinzip einer Thermoskanne. Ein Vakuum zwischen zwei Glasröhren dient als exzellente Isolationsschicht und minimiert die Wärmeverluste drastisch. Dadurch können sie auch bei niedrigen Außentemperaturen noch nutzbare Wärme erzeugen.

Ein praktisches Beispiel: Während ein Flachkollektor an einem kalten, aber sonnigen Wintertag vielleicht nur das Wasser von 10 °C auf 25 °C vorwärmt, kann ein Vakuumröhrenkollektor unter denselben Bedingungen durchaus 40 °C oder mehr erreichen.

Realistische Erwartungen an die Winterleistung

Selbst mit hocheffizienten Vakuumröhrenkollektoren reicht die Energieausbeute im tiefsten Winter (Dezember/Januar) oft nicht aus, um den gesamten Wärmebedarf für die Heizung zu decken. Der Haupteinsatzzweck im Winter ist daher die Vorwärmung des Brauchwassers. Das kalte Leitungswasser wird durch die Solaranlage vorgewärmt, sodass die konventionelle Heizung (z. B. Gas oder Öl) deutlich weniger Energie aufwenden muss, um die gewünschte Endtemperatur zu erreichen, was die Heizkosten spürbar entlastet.

Direktvergleich: Welche Technologie gewinnt den Winter?

Um die Entscheidung zu erleichtern, hier eine direkte Gegenüberstellung der Winterleistung:

Photovoltaik (Strom)

• Vorteil: Kälte steigert die Moduleffizienz. Funktioniert auch gut bei diffusem Licht.
• Nachteil: Der Gesamtertrag sinkt durch kurze Tage und flachen Sonnenstand. Schnee kann die Produktion stoppen.
• Fazit: Liefert auch im Winter zuverlässig Strom, wenn auch in geringerer Menge. Der erzeugte Strom kann den Grundbedarf decken und die Stromrechnung senken. Ideal ist die Kombination mit einem Stromspeicher, um die tagsüber gewonnene Energie auch abends nutzen zu können.

Solarthermie (Wärme)

• Vorteil: Kann die Heizkosten durch Vorwärmung des Brauchwassers spürbar senken.
• Nachteil: Die Effizienz leidet stark unter der Kälte durch hohe Wärmeverluste. Für eine vollwertige Heizungsunterstützung im Winter meist unzureichend.
• Fazit: Eine sinnvolle Ergänzung zur Reduzierung des Verbrauchs fossiler Brennstoffe, aber keine autarke Wärmelösung für den Winter.

Für eine zuverlässige Energiegewinnung im Winter hat die Photovoltaik damit klar die Nase vorn, da ihr Prozess weit weniger von der Umgebungstemperatur abhängig ist.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Lohnt sich eine Solaranlage in Deutschland überhaupt?

Ja, absolut. Entscheidend ist der Jahresertrag, nicht die Leistung an einzelnen Wintertagen. Eine gut geplante Anlage in Deutschland erzeugt pro Kilowattpeak (kWp) Leistung jährlich zwischen 900 und 1.200 kWh Strom. Angesichts hoher Strompreise amortisiert sich die Investition in der Regel nach 10 bis 15 Jahren.

Muss ich im Winter den Schnee von meinen PV-Modulen entfernen?

Nein, in den meisten Fällen ist das weder nötig noch empfehlenswert. Der Sicherheitsaufwand steht in keinem Verhältnis zum geringen Ertragsverlust. Auf Dächern mit ausreichender Neigung rutscht der Schnee zudem meist von selbst ab.

Kann ich mit einer PV-Anlage im Winter komplett autark sein?

Für einen typischen Haushalt ist eine vollständige Autarkie allein mit Photovoltaik und Speicher im Winter kaum realistisch. Dazu wären eine stark überdimensionierte Anlage und ein sehr großer Speicher nötig. Eine hohe Eigenverbrauchsquote und eine deutliche Reduzierung des Netzbezugs sind jedoch sehr realistische und wirtschaftlich sinnvolle Ziele.

Ist ein Balkonkraftwerk im Winter sinnvoll?

Ja. Auch wenn ein Balkonkraftwerk im Winter weniger Ertrag liefert als im Sommer, hilft es dennoch, die Grundlast des Haushalts (Kühlschrank, Router, Standby-Geräte) zu decken. Jede selbst erzeugte und verbrauchte Kilowattstunde reduziert die Stromrechnung. Da die Investition gering ist, lohnt es sich das ganze Jahr über.

Fazit: Wintersonne clever nutzen

Sowohl Photovoltaik als auch Solarthermie liefern im Winter Energie – allerdings auf unterschiedliche Weise und mit verschiedener Effizienz. Die Photovoltaik beweist sich als die robustere und zuverlässigere Technologie für die kalte Jahreszeit, da sie von niedrigen Temperaturen profitiert und ihr Ertrag primär von der verfügbaren Lichtmenge abhängt. Solarthermie bleibt eine sinnvolle Ergänzung zur Warmwasserbereitung, stößt bei der Heizungsunterstützung aber an ihre Grenzen.

Gerade die Betrachtung der Winterleistung unterstreicht, dass eine Solaranlage in Deutschland eine ganzjährig sinnvolle Investition ist.

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