Wie lange braucht ein Solarmodul, um eine Batterie zu laden?

Das Modul ist aufgestellt, der Akku hängt am Regler, und die Anzeige klettert langsamer als erhofft. Die Frage nach der Ladezeit lässt sich überraschend genau beantworten, wenn man drei Zahlen kennt: die Energie im Akku, die Leistung des Moduls und den Monat. Hier findest du die Formel, echte Tageswerte für jeden Monat und fertige Beispiele von der Powerstation bis zur Autobatterie.

Die Formel in drei Schritten

Die Ladezeit folgt aus einer einfachen Division. Drei Größen gehen hinein.

1. Wie viel Energie fehlt im Akku? Maßgeblich sind Wattstunden. Bei 12-Volt-Batterien rechnest du Amperestunden mal Nennspannung mal den Anteil, der nachgeladen werden soll. Eine LiFePO4-Batterie mit 100 Ah und 12,8 Volt speichert 1.280 Wh, von 20 auf 100 Prozent fehlen also rund 1.020 Wh. Bei Powerstations steht die Kapazität direkt in Wattstunden auf dem Gehäuse.

2. Wie viel liefert das Modul am Tag? Hier kommt der Tagesfaktor ins Spiel. Er gibt an, wie viele Wattstunden pro Watt Modulleistung an einem durchschnittlichen Tag des Monats im Akku ankommen. Wir haben ihn aus den stündlichen PVGIS-Daten des Joint Research Centre der EU für Kassel und die Wetterjahre 2020 bis 2023 berechnet, für ein nach Süden gerichtetes Modul mit 35 Grad Neigung.

3. Was geht unterwegs verloren? Im Tagesfaktor stecken bereits 5 Prozent für Laderegler und Kabel sowie der Energienutzungsgrad des Akkus. Victron nennt in seinem Datenblatt für LiFePO4-Batterien 92 Prozent, für eine durchschnittliche Blei-Säure-Batterie rund 80 Prozent.

Daraus ergibt sich:

Ladetage = fehlende Akku-Wh ÷ (Modul-Watt × Tagesfaktor)

Beispiel: Die LiFePO4-Batterie von oben mit 1.020 Wh an einem 200-W-Modul im Juni: 1.020 ÷ (200 × 4,6) = 1,1 Tage. Im Dezember: 1.020 ÷ (200 × 0,7) = 7,3 Tage.

Monat für Monat: so viel landet im Akku

Die Monatswerte zeigen, wie stark die Jahreszeit die Ladezeit bestimmt. Von April bis August liegt der Ertrag auf einem breiten Plateau, ab Oktober bricht er ein.

Werte im Akku (LiFePO4, MPPT-Regler), Mittel aller Tage des Monats, Standort Kassel. Im Sommer liegen die Werte in ganz Deutschland ähnlich. Im Winter macht der Standort viel aus: Laut PVGIS-Langzeitmittel liefert dasselbe Modul in München im Dezember fast doppelt so viel wie in Kassel, in Hamburg etwas weniger.

Hinter den Mittelwerten steckt eine große Streuung. Ein sonniger Junitag bringt rund 640 Wh je 100 Watt in den Akku, ein trüber etwa die Hälfte des Durchschnitts. Im Dezember liefert ein sonniger Tag bei 35 Grad Neigung rund 150 Wh, ein trüber nur rund 20 Wh. Wer im Winter lädt, plant deshalb mit Wochen und freut sich über jeden klaren Tag.

Beispiele: Powerstation, LiFePO4, AGM und Autobatterie

Die folgende Tabelle wendet die Formel auf typische Kombinationen an. “Sonnig” steht für einen der klarsten zehn Prozent aller Junitage.

Für die beiden Blei-Batterien gilt ein Zuschlag: Die Tabelle rechnet mit dem durchschnittlichen Energienutzungsgrad von 80 Prozent. Soll die Batterie wirklich bis 100 Prozent voll werden, kommt die langsame Endphase dazu, mehr dazu weiter unten. Rechne dann mit rund einem Viertel mehr Zeit.

Faltbare Module wie das Jackery SolarSaga 200 liegen genau in der Klasse, mit der eine Powerstation um 1 kWh im Sommer an einem sonnigen Tag voll wird. Wie weit die Solareingänge großer Powerstations reichen, zeigt die Rezension der Jackery Explorer 1000 v2: Sie nimmt an zwei Eingängen zusammen höchstens 400 Watt an. Mehr Modulleistung verkürzt die Ladezeit darüber hinaus nur noch morgens und abends.

Warum ein 100-W-Modul keine 100 Watt liefert

Die Nennleistung eines Moduls gilt unter Testbedingungen: 1.000 Watt Einstrahlung pro Quadratmeter bei 25 Grad Zelltemperatur. Draußen kommen beide Werte selten zusammen. Die PVGIS-Stundendaten zeigen, was an klaren Tagen im Stundenmittel tatsächlich ankommt, gemessen an den klarsten zehn Prozent der Tage:

Drei Gründe stecken dahinter:

• Hitze: Kristalline Zellen verlieren je Grad über 25 Grad etwa 0,3 bis 0,4 Prozent Leistung. Bei 60 Grad Zelltemperatur im Sommer sind das 10 bis 14 Prozent. Deshalb liefert der kühle April mehr Spitzenleistung als der Juni.
• Sonnenstand: Im Winter steht die Sonne tief, das Licht fällt schräg ein und durchquert mehr Atmosphäre. Ein flach liegendes Modul fängt davon nur einen Bruchteil ein.
• Tagesverlauf: Die Spitzenwerte gelten für die Mittagsstunden. Morgens und abends liefert dasselbe Modul einen Bruchteil davon.

Das erklärt, warum Ladezeitangaben der Hersteller oft knapp wirken. Anker nennt für die SOLIX C1000 Gen 2 “rund 1,8 h mit 600 W”. Das setzt 600 Watt am Eingang voraus, und die liefert ein Modulfeld nur zur Mittagszeit an klaren Tagen, wenn seine Nennleistung spürbar über 600 Watt liegt. Wie die Nennleistung eines Moduls überhaupt zustande kommt, erklärt der Ratgeber Watt peak.

Der Akku bremst am Ende: Blei und LiFePO4

Die zweite große Stellschraube ist die Batterie selbst. Victron beziffert in seinem Datenblatt den Energienutzungsgrad eines vollen Ladezyklus für eine durchschnittliche Blei-Säure-Batterie mit rund 80 Prozent, für LiFePO4 mit 92 Prozent.

Noch wichtiger ist das Verhalten am Ende der Ladung. Eine Blei-Batterie wechselt ab rund 80 Prozent Ladestand in die Absorptionsphase: Der Regler hält die Spannung konstant, der Ladestrom sinkt nach und nach. Victron nennt für diesen Bereich einen Energienutzungsgrad von nur noch 50 Prozent. Die letzten 20 Prozent kosten damit doppelt so viel Solarenergie wie der Rest.

Für die Praxis heißt das:

• Blei-Batterien (AGM, Gel, Nass): Ladezeit bis 80 Prozent gut planbar, danach deutlich langsamer. Wer häufig nur bis 80 Prozent kommt, verkürzt allerdings die Lebensdauer, Blei-Akkus wollen regelmäßig voll geladen werden.
• LiFePO4: lädt fast bis zum Ende mit vollem Strom. Die Formel oben trifft die reale Ladezeit hier am besten.
• Powerstations: Die meisten aktuellen Modelle arbeiten mit LiFePO4-Zellen. Die Anzeige kann zum Schluss trotzdem langsamer steigen, weil das Batteriemanagement die Zellen einzeln ausgleicht.

MPPT oder PWM: der Regler entscheidet mit

Zwischen Modul und 12-Volt-Batterie sitzt ein Laderegler. Welche Bauart es ist, entscheidet mit darüber, wie viel der Modulleistung ankommt.

Ein PWM-Regler verbindet Modul und Batterie direkt und taktet nur. Das Modul arbeitet dadurch auf der Batteriespannung von rund 13 bis 14 Volt, egal wo sein optimaler Arbeitspunkt liegt. Ein MPPT-Regler sucht dagegen laufend den Punkt maximaler Leistung und wandelt die Spannung passend um. Victron gibt für seine SmartSolar-Regler einen Wirkungsgrad von 98 Prozent an.

Ein Rechenbeispiel mit typischen Datenblattwerten zeigt den Unterschied:

Für kleine 12-Volt-Module mit 36 Zellen ist ein PWM-Regler damit eine brauchbare, günstige Lösung. Wer ein großes Hausdachmodul an einer 12-Volt-Batterie betreiben will, braucht zwingend einen MPPT-Regler, dessen Ladestrom zur Modulleistung passt: An 12 Volt sind das rund 15 Ampere für 200 Watt und rund 30 Ampere für 400 Watt. Für kleine Anlagen bis etwa 200 Watt ist zum Beispiel der Victron SmartSolar MPPT 75/15* verbreitet. Wichtig ist außerdem die maximale Eingangsspannung des Reglers: Die Leerlaufspannung des Moduls steigt bei Kälte an und darf sie auch im Winter nicht überschreiten.

Powerstations bringen den MPPT-Regler bereits mit. Dort zählt, ob die Leerlaufspannung des Moduls ins Eingangsfenster passt und wie viel Leistung der Eingang maximal annimmt.

Flach, schräg oder steil: die Neigung

Im Sommer ist die Neigung fast egal. Im Juni bringt ein flach liegendes Modul in den PVGIS-Daten sogar ein paar Wattstunden mehr als eines mit 35 Grad. Im Winter ändert sich das Bild vollständig:

Wer im Winter laden muss, stellt das Modul also steil, 60 Grad sind ideal. Flach montierte Module auf Wohnmobil- oder Bootsdächern liefern im Dezember nur die Hälfte, ein Faltmodul, das zusätzlich zum Dachmodul schräg aufgestellt wird, gleicht das aus. Warum der steile Winkel im Winter so viel bringt, zeigt der Ratgeber Photovoltaik: Neigungswinkel im Winter.

Rückwärts gerechnet: wie groß muss das Modul sein?

Oft stellt sich die Frage umgekehrt: Du weißt, wie viel du täglich verbrauchst, und suchst die passende Modulleistung. Die Formel lässt sich einfach umstellen:

Modul-Watt = täglicher Verbrauch in Wh ÷ Tagesfaktor

Beispiel für 500 Wh am Tag, etwa Licht, Router und Kühlbox im Camper:

• Juni (Faktor 4,6): 500 ÷ 4,6 = rund 110 Watt. Mit Reserve für trübe Tage sind 150 bis 200 Watt sinnvoll.
• Oktober (Faktor 1,9): 500 ÷ 1,9 = rund 260 Watt.
• Dezember (Faktor 0,7): 500 ÷ 0,7 = rund 710 Watt. Das ist mit mobilen Modulen kaum noch darstellbar, hier hilft nur Landstrom oder ein großer Puffer.

Wer ganz ohne Hausnetz auskommen will, etwa weil am Balkon keine Steckdose sitzt, findet die Einordnung dieses Inselbetriebs im Ratgeber Balkonkraftwerk ohne Steckdose.

Fazit

Ein Solarmodul lädt im Sommer schnell und im Winter zäh. Mit der Formel Akku-Wh ÷ (Modul-Watt × Tagesfaktor) und den Faktoren von 4,6 im Juni bis 0,7 im Dezember kannst du jede Kombination in einer Minute durchrechnen. Für eine Powerstation mit 1 kWh reichen 200 Watt Modulleistung im Sommer für eine volle Ladung pro Tag, im Winter braucht dieselbe Kombination eine Woche.

Drei Hebel verkürzen die Ladezeit spürbar: ein MPPT-Regler an 12-Volt-Batterien, ein LiFePO4-Akku, der bis zum Ende mit vollem Strom lädt, und im Winter ein steil aufgestelltes Modul. Mehr Modulleistung hilft ebenfalls, solange der Solareingang der Powerstation sie auch annimmt.