Warum Solarmodule an Leistung verlieren (und das gar nicht so schlimm ist)

Auch Solarmodule altern und verlieren mit der Zeit an Leistungsfähigkeit – diesen Prozess nennt man Degradation. Welche Auswirkungen das auf die Wirtschaftlichkeit von Solaranlagen und Balkonkraftwerken hat, haben wir durchgerechnet.

Photovoltaik Degradation: Was ist das?

Der Begriff Degradation beschreibt im PV-Kontext den mit dem Alter zunehmenden Leistungsverlust der Solarzellen und damit letztendlich der Module. Es gibt viele Faktoren, die diesen Alterungsprozess vorantreiben: In erster Linie sind es Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, UV-Strahlung, Temperaturschwankungen und mechanische Faktoren wie Wind und Hagel. Die Photovoltaik Degradation unterscheidet man in zwei Arten:

• Lichtinduzierte Degradation (LID) tritt auf, wenn die Solarzellen zum ersten Mal intensivem Sonnenlicht ausgesetzt werden. Dieser Effekt betrifft also nur die ersten Stunden und Tage nach der Inbetriebnahme der PV-Anlage und stabilisiert sich danach meist. Typischerweise liegt der Leistungsverlust durch LID im Bereich von 1 bis 3 Prozent.

• Potenzialinduzierte Degradation (PID) ist ein schleichender Leistungsverlust bei Photovoltaik-Modulen, der durch hohe Spannungsdifferenzen zwischen den Solarzellen und dem geerdeten Modulrahmen ausgelöst wird. Dieses Phänomen kann nach einigen Jahren zu Ertragseinbußen von 10 bis 20 Prozent führen, in extremen Fällen können sie auch über 30 Prozent liegen. Wie stark die Degradation letztendlich ausfällt, das hängt von vielen Faktoren wie den verwendeten Materialien, der Luftfeuchtigkeit, der Temperatur und dem Zelltyp ab.

Wie hoch ist der gesamte Leistungsverlust von Solarmodulen?

Die Degradationsrate von Solarmodulen beschreibt den jährlichen Leistungsverlust, dem ein Modul im Laufe seiner Lebensdauer unterliegt. Im Durchschnitt liegt diese Rate bei modernen kristallinen Siliziummodulen bei etwa 0,3 bis 0,8 Prozent pro Jahr. Das bedeutet, dass ein Solarmodul nach 25 Jahren Betrieb noch etwa 80 bis 90 Prozent seiner ursprünglichen Leistung erbringen kann.

Dünnschichtmodule weisen in der Regel etwas höhere Degradationsraten auf, die je nach Technologie zwischen 0,7 und 1,0 Prozent pro Jahr liegen können. Die tatsächliche Degradationsrate hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Qualität der Module, die klimatischen Bedingungen am Installationsort, die Art der Montage sowie die Wartung und Pflege der Anlage.

Der größte Leistungsabfall, die sogenannte anfangs- oder lichtinduzierte Degradation (LID), tritt – wie oben erwähnt – in den ersten Stunden und Tagen nach der Inbetriebnahme auf. Dieser einmalige Effekt ist natürlich äergerlich, in der Stabilisierungsphase verläuft die weitere Alterung aber deutlich langsamer und gleichmäßiger. Die Hersteller geben das auch so in ihren Datenblättern an.

Inwieweit garantiert der Hersteller für die Leistung?

Hersteller garantieren für ihre Solarmodule auf zweierlei Weise: Zum einen geben sie eine Produktgarantie – also wie lange das Modul mindestens funktioniert – aktuell bekommt man zumeist 25 Jahre. Zum anderen erhalten Käufer eine Leistungsgarantie. Damit versichert der Hersteller, dass die Module auch nach Jahren noch genügend Strom produzieren. Der Branchenstandard liegt hier bei mindestens 80 Prozent der ursprünglichen Nennleistung nach 25 Jahren.

Premium-Hersteller, insbesondere für neuere Technologien wie Glas-Glas-Module oder Module mit N-Typ-Zellen, bieten oft noch bessere Garantien mit einer Restleistung von über 90 Prozent nach 30 Jahren.

Wer vorher wissen möchte, wie hoch die Leistungsgarantie seines Wunschmoduls wäre, der muss nur ins Datenblatt schauen. Seriöse Händler wie Kleines Kraftwerk, Solakon und Tepto bieten sie auf der Produktseite immer zum Download mit an; ansonsten findet man sie auch auf den Hersteller-Websites.

Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit

Die Degradation hat auch einen Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit einer Solaranlage und eines Balkonkraftwerks. Denn je schneller und stärker die Leistung abnimmt, desto weniger produziert die Anlage an Strom. Ergo muss man wieder mehr Kilowattstunden vom Anbieter einkaufen oder bekommt weniger Einspeisevergütung.

Sowohl bei Solaranlagen als auch bei Balkonkraftwerken hält sich der finanzielle Schaden allerdings in Grenzen, wie folgende Rechnungen zeigen.

Degradation beim Balkonkraftwerk

Ein gängiges Balkonkraftwerk mit zwei monokristallinen Modulen kann bei guter Ausrichtung 800 kWh im Jahr an Strom produzieren. Wenn wir jetzt eine Degradationsrate von 1 Prozent im ersten Jahr (wegen der lichtinduzierten Degradation) und 0,5 Prozent in allen folgenden Jahren einrechnen, dann kommt folgendes Ergebnis heraus:

Der Verlust beträgt also gut 1.700 Kilowattstunden. Bei einem Strompreis von 30 Cent würde man in diesem Zeitraum demnach 531 Euro weniger an Stromkosten sparen, was im ersten Moment nicht so gut klingt.

Es gibt jedoch ein Aber: Die meisten Haushalt verbrauchen den Strom eines Balkonkraftwerks nie zu hundert Prozent. Das liegt daran, dass in der Mittagszeit oft mehr erzeugt wird, als die Verbraucher benötigen. Auch ist man am Tage meistens nicht zuhause, um bewusst Geräte wie eine Waschmaschine anzustellen.

Ein Stromspeicher könnte den Überschuss auffangen und für die Abendstunden zurückhalten. Allerdings können auch die schnell voll sein, was im Sommer nicht ungewöhnlich ist. Dann geht ein Teil des produzierten ungenutzt ins Netz und Balkonkraftwerk-Besitzer bekommen dafür auch keine Einspeisevergütung.

Folgende Tabelle zeigt die typischen Verbrauchsquoten und wie viel Strom von den 800 kWh eines Balkonkraftwerks wirklich genutzt wird.

Im 30. Jahr – also dem letzten Jahr der Leistungsgarantie – würde mit unserer Degradationsrate das Balkonkraftwerk noch 86 Prozent seiner Gesamtleistung erreichen, was einem Jahresertrag von 688 kWh entspräche. Das Balkonkraftwerk würde also selbst nach drei Jahrzehnten immer noch mehr Strom produzieren, als ein Haushalt verbrauchen würde – egal ob mit oder ohne Speicher. Ergo entsteht trotz der Degradation so gut wie kein finanzieller Schaden.

Degradation bei PV-Anlagen

Bei PV-Anlagen verhält es sich ähnlich wie bei Balkonkraftwerken, lediglich mit einem Unterschied: Für jede nicht selbst verbrauchte Kilowattstunde bekommt man eine Einspeisevergütung. Wer jetzt eine Solaranlage mit maximal 10 kW ans Netz anschließt, dem überweist der Netzbetreiber 7,94 Cent pro Kilowattstunde und das für die nächsten 20 Jahre. Daher können wir eine Wirtschaftlichkeitsrechnung auch nur für diesen Zeitraum aufstellen, da wir noch nicht wissen, ob es danach noch eine Einspeisevergütung gibt und wie hoch sie ausfällt.

Auch hier gehen wir wieder von einem Degradationsgrad von 1 Prozent im ersten Jahr und in jedem weiteren von 0,5 Prozent aus. Unsere Beispiel-Solaranlage leistet 10 Kilowatt, hat einen Speicher und produziert rund 10.000 kWh im Jahr (dieser Wert schwankt je Standort, Ausrichtung und Wetter). Zudem setzen wir als Verbrauchsquote die gängigen 60 Prozent an, während der Rest eingespeist wird. Somit kommen wir bei einem Strompreis von 30 Cent/kWh auf folgendes Ergebnis.

Durch die Degradation der Solarmodule nimmt man also 2.146 Euro weniger ein bzw. spart weniger Stromkosten. Das ist deutlich mehr als bei Balkonraftwerken und lässt sich auch nicht kompensieren. Man könnte zwar versuchen, immer die modernsten Module zu kaufen. Da die in der Regel aber mehr kosten, wird das nicht unbedingt die wirtschaftlichste Option sein. Daher sollte man sich vorher einmal durchrechnen, ob sich der Aufpreis lohnt.   

Nichtsdestotrotz rechnet sich eine Solaranlage noch immer: 10 Kilowatt Leistung mit Speicher kosten zwischen 10.000 und 20.000 Euro. Wer die Anlage selbst aufbaut, zahlt nur für das Material und das bekommt man bereits für 5.000 Euro Man kann also trotz Degradation über den gesamten Zeitraum zwischen 20.000 und 30.000 Euro sparen bzw. Gewinn erwirtschaften. Da sind die gut 2.000 Euro, die die unvermeidbare Degradation auffrisst, sicherlich verschmerzbar.

Fazit und Ausblick

Wie alles im Leben altern auch Solarmodule und verlieren über die Jahre immer mehr ihrer Leistungsfähigkeit. Das ist ärgerlich, aber unterm Strich bleibt mehr als genug für den Betreiber hängen. Bei Balkonkraftwerken spürt man keine negativen Auswirkungen und auch bei Dachsolaranlagen bleibt der Verlust überschaubar.

Dennoch kann man beim Kauf von Solarmodulen bereits darauf achten, was der Hersteller für Degradationsraten garantiert – sie stehen öffentlich einsehbar in den Datenblättern, weswegen ein Vergleich ziemlich einfach ist.

In Zukunft werden die Solarmodule höchstwahrscheinlich auch noch langlebiger. Bereits in den letzten Jahren wurden die Leistungsgarantien von 80 Prozent nach 25 Jahren auf teils 90 Prozent nach 30 Jahren hochgesetzt, was unter anderem an der großen Verbreitung von Glas-Glas-Modulen zusammenhängt, die die Zellen besser vor der Umwelt schützen.

Dennoch empfehlen wir nicht, auf weitere Verbesserungen zu warten. Die Module sind bereits heute extrem langlebig und wer sich jetzt eine Solaranlage oder ein Balkonkraftwerk anschafft, spart mehr, als wenn er in Zukunft einen leicht verbesserten Degradationswert bekommt.