Leben

Solaranlagen im Winter: Keine Angst vor Schnee und Eis

Torben Schröder

Im Winter ist die Sonnenstrahlung geringer als im Sommer. Entsprechend weniger Energie kann eine Solaranlage umwandeln. Müssen Sie Ihre Photovoltaik- oder Solarthermieanlage in den kalten Monaten also abstellen? Auf keinen Fall. In diesem Artikel erklären wir Ihnen, warum Sie Solaranlagen im Winter weiterhin nutzen sollten.

Ein Holzdach eines Hauses ist komplett mit Solarmodulen bedeckt. Im Vordergrund türmen sich Schneemassen auf, im Hintergrund erkennt man ein Bergmassiv.
© Getty Images/iStockphoto

In diesem Artikel

Solarenergie im Winter: Diese Faktoren sind entscheidend

Unsere Sonne bildet die Energiequelle für Ihre Solaranlage. Je mehr Sonnenstrahlen auf die Solarmodule einer Photovoltaikanlage treffen, desto mehr Strom erzeugt sie. Die Menge an diesem nutzbaren Solarstrom nennt sich Solarertrag. Wie hoch der Ertrag ausfällt, hängt aber auch von weiteren Faktoren ab:

  • Je näher die Anlage dem Äquator ist, desto grösser ist die Globalstrahlung. Das ist der Anteil an Sonnenenergie, der tatsächlich die Erdoberfläche erreicht. Denn am Äquator ist der Weg der Sonnenstrahlen bis zur Erdoberfläche am geringsten.
  • Je höher der Standort der Solaranlage liegt, desto grösser fallen die Globalstrahlungswerte aus. Denn auch hier ist der Weg der Sonnenstrahlen kürzer als beispielsweise bis in ein Tal hinein.
  • Je steiler die Sonne über der Solaranlage steht, desto grösser ist die Globalstrahlung. Am Mittag ist die potenzielle Energiegewinnung deshalb am grössten, morgens und abends hingegen geringer. Zudem steht die Sonne auf der Nordhalbkugel im Winter generell tiefer als im Sommer.

Für private Haushalt stehen Ihnen zwei gängige Solaranlagentypen zur Verfügung:

  • Die Photovoltaikanlage wandelt mit ihren Solarmodulen Sonnenergie in Strom um, der für beliebige Zwecke eingesetzt werden kann. Auf die kälteren Monate entfallen lediglich 25 bis 30 Prozent des Gesamtertrags.
  • Bei einer Solarthermieanlage sieht es ähnlich aus. Sie wandelt mit ihren Kollektoren Sonnenenergie in Wärme um, mit der Warmwasser für Ihren Bedarf aufbereitet wird. Bei entsprechender Leistung kann diese Anlage ein Einfamilienhaus in den wärmeren Monaten, also von Mai bis September, komplett versorgen. Je kälter es wird, desto weniger reicht die Solarthermieanlage als Primärquelle aus.

Solarstromproduktion: ein Rechenbeispiel für die Schweiz

Bei uns in der Schweiz sind die topografischen Gegebenheiten sehr unterschiedlich: Wir haben schattige Täler, das hügelige Mittelland und alpine Gebiete. Je nach Standort fällt der mögliche Gewinn von Sonnenenergie unterschiedlich aus. Durchschnittlich sind es jährlich 1100 Kilowattstunden pro Quadratmeter (kWh/m2). In extremen Höhenlagen sind sogar durchschnittlich bis zu 1600 kWh/m2 möglich – und damit in etwa so viel wie zum Beispiel im sonnigen Spanien.

Im Folgenden finden Sie einen theoretischen Vergleich der zu erwartenden Stromproduktion zwischen dem im Mittelland gelegenen Winterthur und Jeizinen im Wallis. Er basiert auf einer Beispielrechnung des WWF Schweiz. Die Werte sind mit Kilowattstunden (kWh) angegeben und gelten für eine Photovoltaikanlage mit der Leistungsfähigkeit von einem Kilowattpeak (kWp), was in privaten Haushalten ungefähr einer mit Solarmodulen bestückten Fläche auf dem Dach von sieben bis zehn Quadratmetern entspricht.

  • Monat
  • Winterthur
  • Jeizinen
  • Januar
  • 30 kWh
  • 90 kWh
  • Februar
  • 50 kWh
  • 85 kWh
  • März
  • 80 kWh
  • 115 kWh
  • April
  • 100 kWh
  • 130 kWh
  • Mai
  • 110 kWh
  • 115 kWh
  • Juni
  • 115 kWh
  • 105 kWh
  • Juli
  • 125 kWh
  • 105 kWh
  • August
  • 120 kWh
  • 120 kWh
  • September
  • 85 kWh
  • 115 kWh
  • Oktober
  • 70 kWh
  • 125 kWh
  • November
  • 30 kWh
  • 115 kWh
  • Dezember
  • 25 kWh
  • 100 kWh
  • Summe
  • 940 kWh
  • 1320 kWh

Mit fallender Temperatur nimmt in beiden Regionen die Produktion ab. In Jeizinen ist der Ertrag jedoch insgesamt um rund 40 Prozent höher. Zudem ist der Verlust in den kalten Monaten deutlich weniger schwankend.

Zum Vergleich: Ein durchschnittlicher Vierpersonenhaushalt in der Schweiz hat einen jährlichen Stromverbrauch von ungefähr 5000 kWh. Dieser Haushalt würde also gut fünfmal so viele Solarmodule benötigen wie das Beispiel von Winterthur in der obigen Rechnung. Die Anlage müsste demnach eine Leistungsfähigkeit von mindestens fünf kWp aufweisen.

Blick auf ein Dach, das komplett mit Solarmodulen und teilweise mit Schnee bedeckt ist.

Je nachdem wie die Sonne zur Solaranlage steht, sollten die Module flacher oder steiler ausgerichtet sein.

Solaranlage: die optimale Ausrichtung

Eine Stellschraube für die Effizienz der Solaranlage – besonders auch im Winter – bildet die Ausrichtung. Bei einer Photovoltaikanlage unterscheidet man zwischen zwei verschiedenen Arten der Sonneneinstrahlung:

  • Die direkte Sonneneinstrahlung hat den höchsten Wirkungsgrad. Sie besteht aus Sonnenstrahlen, die unmittelbar auf die Module der Anlage treffen.
  • Die diffuse Einstrahlung umfasst Sonnenstrahlen, die gestreut werden, bevor sie auf die Module der Anlage treffen. Dies geschieht zum Beispiel durch Staub, aber auch durch Wasserdampf, der in Nebel und in Wolken vorhanden ist. Auch die diffuse Strahlung wird von der Anlage genutzt, der Ertrag fällt aber geringer aus.

Um die direkte Sonneneinstrahlung jederzeit effektiv zu nutzen, müsste der Neigungswinkel der Solaranlage theoretisch von Sommer zu Winter angepasst werden – etwa durch verstellbare Solarmodule. Denn im Winter steht die Sonne in unseren Breitengraden tiefer. Der ideale Ganzjahresneigungswinkel, also ein Kompromiss für die Sommer- und Winterzeit, beträgt 30 bis 35 Grad. So nutzt die Anlage sehr effizient die starke, steil einfallende Strahlung in den Sommermonaten, aber auch noch in ausreichendem Masse die schwächere, flach einfallende Strahlung in den Wintermonaten.

Je höher Sie wohnen, desto mehr müssen Sie die Solarmodule neigen, um den grössten Ertrag zu erzielen. Für Standorte in den Alpen – wie zum Beispiel das auf rund 2000 Meter über Meer gelegene Jeizinen aus unserem oben gezeigten Beispiel – empfiehlt sich ein Winkel von 55 bis 65 Grad.

Bei einer Solarthermieanlage sollten Sie die Ausrichtung etwas anders handhaben. Denn anders als Strom einer Photovoltaikanlage, den Sie ganzjährig benötigen, ist die Heizungswärme einer Solarthermieanlage gerade im Winter notwendig. Deswegen sollten Sie die Kollektoren auch auf die Wintermonate optimieren. Und das bedeutet wiederum, dass Sie sie grundsätzlich steiler anstellen sollten, also mit einem Neigungswinkel von 60 bis 70 Grad.

Blick auf Solarmodule auf einem Dach, die leicht mit Schnee bedeckt sind.

Eine dünne Schneeschicht beeinträchtigt die Funktionalität von Solarmodulen nur minimal.

Der Einfluss von Schnee

Durch die generell recht hohe Lage im europäischen Vergleich sind bei uns in der Schweiz viele Menschen von mehr Schneefall betroffen. Man könnte annehmen, dass eine Schneeschicht einer Solaranlage schadet. Dem ist im Normalfall aber nicht so.

Leichter Schnee beeinflusst eine Photovoltaikanlage weder in ihrer Stabilität noch in ihrer Funktionalität. Die energieliefernden UV-Strahlen der Sonne gelangen ohne Probleme durch eine 15 Zentimeter dicke Schneeschicht. Bei der Abrechnung werden Sie lediglich einen leichten Produktionsverlust im einstelligen Prozentbereich feststellen.

Hingegen bilden grössere Neuschneemassen und sich verändernder Altschnee eine Gefahr. Ein Beispiel: Zehn Zentimeter Pulverschnee wiegen etwas zehn Kilogramm pro Quadratmeter. Abhängig von Witterung und Alter kann Schnee mit der Zeit nass werden. Die gleiche Schicht wiegt dann schon 40 Kilogramm. Sollte sie gefrieren, würde die Last schon 90 Kilogramm betragen. Das kann schnell zu viel für die sensiblen Solarmodule werden. Je nach Konstruktion ist das auch für Ihr Dach ein kritischer Wert.

Schätzen Sie also selbst je nach Wetterlage ein, ob Sie die Solarmodule von der Last befreien.

Achtung: Verzichten Sie in jedem Fall darauf, Eis von der Oberfläche zu kratzen, da die sensible Technik dadurch Schaden nehmen könnte. Bei stärkerer Sonneneinstrahlung schmilzt das Eis von allein.

Auch Besitzer einer Solarthermieanlage können Schnee gelassen entgegensehen. Der entstehende Energieverlust ist ebenfalls nur marginal. Nach extremem Niederschlag sollten Sie aber auch die Kollektoren vom Schnee befreien.

Die wichtigsten Fragen und Antworten auf einen Blick

Kann ich meine Solaranlage auch im Winter betreiben?

Sie sollten Ihre Solaranlage definitiv auch im Winter betreiben, da sie auch in den kalten Monaten die Sonnenenergie nutzen und für Ihre Zwecke umwandeln kann.

Scheint die Sonne im Winter genauso stark wie im Sommer?

In unseren Breitengraden steht die Sonne im Winter tiefer als im Sommer, weswegen die Strahlung der Sonne geringer ausfällt.

Produziert eine Solaranlage im Winter genauso viel Energie wie im Sommer?

Durch die geringe Strahlung der Sonne wird das Ergebnis geringer ausfallen. In tief gelegenen Regionen kann der Ertrag einer Photovoltaikanlage im Winter nur ein Viertel so gross sein wie der Ertrag im Sommer.

Kann ich die Leistungsfähigkeit meiner Solaranlage im Winter steigern?

Der entscheidende Faktor für die Leistungsfähigkeit ist der Neigungswinkel. Bei Solarmodulen einer Photovoltaikanlage beträgt ein Kompromisswert zwischen Sommer- und Wintermonaten 30 bis 35 Grad. Die Sonnenkollektoren einer Solarthermieanlage sollten Sie grundsätzlich steiler anstellen, damit sie die Strahlen der im Winter tiefer stehenden Sonne optimal einfängt und so die dringend benötigte Heizungswärme produziert.

Muss ich meine Solaranlage im Winter von Schnee befreien?

Bei leichtem Schneefall brauchen Sie nichts zu unternehmen, da UV-Strahlen durch die Schicht hindurchdringen können. Grosse und nasse Schneemassen sollten Sie hingegen entfernen, um die Verankerung der Solaranlage auf dem Dach zu entlasten.

Fazit: ganzjährig Solarenergie nutzen

Ob es draussen kalt ist oder warm, ob die Sonne scheint oder ob es schneit – sowohl eine Photovoltaikanlage als auch eine Solarthermieanlage werden immer ihre Leistung bringen. Auch im Winter. Je nachdem, wie tief oder hoch Sie über dem Meeresspiegel wohnen, lohnt sich eine Justierung der Neigungswinkel Ihrer Solarmodule oder Sonnenkollektoren.

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