Watt Peak (kurz: Wp oder Wp) oder auch Peakleistung (kurz: Ppk) ist eine im Bereich Photovoltaik (PV) gebräuchliche, aber nicht normgerechteEinheit in Anlehnung an das Watt von Solarzellen bzw. Solarmodulen unter Standard-Testbedingungen (STC). Die Angabe wird vom Hersteller des Moduls angegeben und dient dazu, unterschiedliche Solarmodule unter genormten Testbedingungen, welche nicht den realen Praxisbetrieb entsprechen, in der Leistung vergleichen zu können, und wird auch zur rechtlichen Einordnung von Anlagengrößen herangezogen.
Die Angabe Watt Peak ist außerdem ein Parameter, der als Eingangsgröße zur Modellierung einer PV-Anlage im Hinblick auf ihren Energieertrag dient. Der Wert kann über eine Messung der Einstrahlung und einer Modultemperatur von 25 °C bestimmt werden, in praktischen Betrieb treten allerdings wesentlich höhere Modultemperaturen auf, wobei der Wirkungsgrad sinkt.
Für Gesamtanlagen gebräuchlich sind Vielfache wie Kilowatt peak (kurz: kWp), Megawatt peak (kurz: MWp) für Freiflächenanlagen, und Gigawatt peak (kurz: GWp) für die in ganzen Regionen installierte gesamte Modul-Nennleistung.
Normgerechte Bezeichnung
Die Angabe in Watt Peak dient dem Vergleich flächengleicher Solarmodule aus unterschiedlicher Fertigung in ihrem Wirkungsgrad sowie der Dimensionierung der unterschiedlichen Komponenten einer Solaranlage. Sie kann als alleinige Angabe nicht zur Charakterisierung einer Photovoltaikanlage dienen, da dabei für den Energieertrag und für die Wirtschaftlichkeit der Anlage wesentliche Parameter wie die Aufbauart (Freifläche, Dach, nachgeführt) und der Aufstellungsort, d.h. der Breitengrad und damit verknüpft die mittlere Bestrahlungsstärke, oder die am Aufstellungsort herrschenden klimatischen Bedingungen wie die Temperatur nicht beachtet werden. Wenn ein oder mehrere Solarmodule zu einem Photovoltaikanlage verschaltet werden, findet außerdem durch einen Solarwechselrichter eine Stromwandlung von Gleich- zu Wechselstrom (DC zu AC) statt. Die tatsächlich im Stromnetz als 230-V-Wechselstrom (AC) nutzbare Leistung wird von einem Wechselrichtern bereitgestellt, deren Nennleistung meist deutlich unter der eher theoretischen Nennleistung der Module liegt.
Zusammenfassend gilt für eine tatsächlich realisierte Photovoltaikanlage, dass die Angabe der Nennleistung in Watt Peak weder einer Maximalleistung noch einer Dauerleistung entspricht. Da die Strahlungsbedingungen oft schlechter und die Module meist deutlich wärmer sind als unter Standard-Testbedingungen (STC), wird die Peak-Leistung in der Praxis nur sporadisch erreicht und noch seltener übertroffen. Vor allem werden die Betriebsbedingungen bzw. der jeweilige aktuelle Wirkungsgrad des Wechselrichters – als ein Bestandteil der Photovoltaikanlage – nicht berücksichtigt.
In der Photovoltaiktechnik sind die Standardtest-Bedingungen (STC) durch die folgenden Parametern definiert und als Teil der IEC 60904-3 oder ASTM G173 normiert:
Den STCs liegt eine Annahmen bzw. Normierungen zu Grunde. Es wird eine laborübliche Temperatur von 25 Grad Celsius angenommen, welche im Betrieb in praller Sonne oft weit überschritten wird, was zu Leistungsverlust führt. Die tatsächliche Modulleistung hängt neben der Temperatur auch von der Sonneneinstrahlung ab. Konkret geht man von einer konstanten Sonneneinstrahlung von 1000 Watt pro Quadratmeter in der Ebene des Solargenerators aus.
Formeln
Peakleistung
Peakleistung ist definiert als eine Spitzenleistung und Funktion
mit dem relativen Wirkungsgrad bzw. Anpassungsfaktor, welcher selbst eine Funktion der Bestrahlungsstärke und Sollarzellentemperatur ist.
Luftmassenkoeffizient
Der solare Luftmassenkoeffizient AM definiert die direkte optische Weglänge durch die Erdatmosphäre, ausgedrückt als Verhältnis zur Weglänge senkrecht nach oben, d. h. im Zenit. Die Größe kann zur Charakterisierung des Sonnenspektrums herangezogen werden, nachdem die Sonnenstrahlung die Atmosphäre durchlaufen hat. Es folgt . Für eine Weglänge durch die Atmosphäre und eine unter dem Winkel ° einfallende Sonnenstrahlung (bezogen auf die Senkrechte zur Erdoberfläche), wobei die Weglänge im Zenit (d. h. senkrecht zur Erdoberfläche) auf Meereshöhe ist. Die Luftmassezahl hängt somit vom Sonnenstand im Tagesverlauf ab; sie variiert folglich mit der Tages- und Jahreszeit sowie mit dem Breitengrad des Beobachters. Eine Näherung erster Ordnung für die Luftmasse ist gegeben durch
wobei der Zenitwinkel ist, typischerweise in Grad. Für ° findet sich die 1,5-fache Atmosphärendicke. Dieses Spektrum tritt auch in Mitteleuropa an klaren Tagen auf und wird auch bei den Standard-Testbedingungen (STC) genutzt.
Standardtestbedingungen dienen dem Vergleich von Solarzellen untereinander. Für den Betreiber einer Photovoltaikanlage ist hingegen vor allem der Nutzungsgrad einer Anlage relevant, da dieser den Ertrag einer Solaranlage über einen längeren Zeitraum bestimmt.
Die Bestrahlungsstärke von 1000W/m² ist unter realen Bedingungen ein transienter Wert. Er wird umso öfter erreicht, je klarer die Luft ist, je näher man in Richtung Äquator geht und je höher man über dem Meeresspiegel ist. Außerdem hängt er davon ab, wie nahe die Sonne am höchsten Punkt steht. Üblicherweise wird er in Deutschland im Sommer in den Mittagsstunden eines unbewölkten Tages erreicht.
Minütlich gemessene Häufigkeitsverteilungen der Bestrahlungsstärke in Deutschland zeigen auch Werte darüber. Diese können durch Reflexion und Streuung auch bis zu 1500W/m² erreichen. Aufgrund der zeitlich kurzen Verfügbarkeit und des Umstands, dass Wechselrichter meist für eine Bestrahlungsstärke von 1000W/m² und darunter ausgelegt werden (ökonomisches Maximum), werden diese selten genutzt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke am Rand der Erdatmosphäre entspricht der SolarkonstanteE0 und beträgt 1367W/m².
Im normalen Betrieb haben Solarmodule bzw. die Solarzellen bei einer Einstrahlung von 1kW/m² meist eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25°C und deshalb einen bis zu 20% niedrigeren Wirkungsgrad und eine dementsprechend geringere tatsächlich abgegebene Leistung. Durch eine gewöhnlich starre Ausrichtung einer ortsfesten Photovoltaikanlage sind die Zellen selten genau senkrecht zum einfallenden Licht ausgerichtet, wodurch die Bestrahlungsstärke mit dem Sinus des momentanen Einfallswinkels zu multiplizieren ist – der nur bei 90° den Wert 1,0 hat – und sich deshalb allgemein vermindert. Dazu gehört im Tagesverlauf neben einer Änderung des Azimut (Ost-West-Auslenkung) auch eine Änderung der Höhe (Elevation).
Zum Beispiel beträgt die maximale Sonnenhöhe im Juni in München 65,3°, in Flensburg 58,7°; der Sinus dazu ergibt durch den Faktor eine Minderung auf 90,85 bzw. 85,45%. Zur Wintersonnwende wird die Leistung in den Beispielstädten gar auf 31,73 und 20,62% des theoretischen Maximums beschränkt.
Volker U. Hoffmann, Adolf Goetzberger:Photovoltaic Solar Energy Generation. Hrsg.: William T. Rhodes et al (=Springer Series in Optical Sciences. Band112). Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2005, ISBN 978-3-540-23676-4, doi:10.1007/b137803 (englisch).
Heinrich Häberlin:Photovoltaik: Strom aus Sonnenlicht für Verbundnetz und Inselanlagen. 2. Auflage. VDE / electrosuisse, Fehraltorf 2010, ISBN 978-3-8007-3205-0.
Ralf Haselhuhn (Hrsg.):Photovoltaische Anlagen: Leitfaden für das Elektro- und Dachdeckerhandwerk, Fachplaner, Architekten, Ingenieure, Bauherren und Weiterbildungsinstitutionen. 5. Auflage. Deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie, Landesverband Berlin Brandenburg e.V., Berlin 2012, ISBN 978-3-9805738-6-3.
Andreas Wagner:Photovoltaik Engineering: Handbuch für Planung, Entwicklung und Anwendung (=VDI-Buch). 5. Auflage. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2019, ISBN 978-3-662-58454-5, doi:10.1007/978-3-662-58455-2.
Volker Quaschning:Erneuerbare Energien und Klimaschutz: Hintergründe – Techniken und Planung – Ökonomie und Ökologie – Energiewende. 7. Auflage. Hanser, München 2025, ISBN 978-3-446-47976-0.
↑J R Angulo, L A Conde, E. Muñoz, J de la Casa, J A Töfflinger:PV generator nominal power estimation using a ground sensor and the PVLIB online irradiance database. In: Journal of Physics: Conference Series. Band2180, Nr.1, 1.Januar 2022, ISSN1742-6588, S.012005, doi:10.1088/1742-6596/2180/1/012005 (englisch, iop.org[abgerufen am 23.August 2026]).
↑Volker Quaschning: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 3. Auflage, München 2013, S. 127.
↑PVWatts.In:NREL.2026,abgerufen am 23.August 2026(englisch).
↑Martin Kaltschmitt, Wolfgang Streicher, Andreas Wiese (Hrsg.): Erneuerbare Energien. Systemtechnik, Wirtschaftlichkeit, Umweltaspekte. Berlin 2020, S. 355f.
↑Mike Zehner, Mario Moll, Stefan Thaler, Oliver Schrank, Matthias Hartmann, Bernhard Mayer, Thomas Betts, Ralph Gottschalg, Klaus Behrens, Wolfgang Riecke, Werner Knaupp, Bodo Giesler, Gerd Becker, Oliver Mayer:Quantifizierung von Einstrahlungsüberhöhungen in hoch aufgelösten DWD-Datensätzen für verschiedene Standorte in Deutschland. In: 27. PV-Symposium, Kloster Banz (Bad Staffelstein). 1.März 2012 (Online[PDF]).
