Solarmodul-Leistung messen: 4 Methoden im Vergleich

Warum das Multimeter allein keine Leistung misst

Ein Solarmodul liefert je nach Last eine andere Kombination aus Spannung und Strom, und die Leistung ist das Produkt aus beiden. Im Leerlauf, also ohne Verbraucher, ist die Spannung maximal und der Strom null. Im Kurzschluss ist der Strom maximal und die Spannung null. In beiden Punkten ist die Leistung null.

Genau diese zwei Punkte misst ein Multimeter. Für die Fehlersuche sind sie wertvoll, und wie das geht, steht im Ratgeber defektes Solarmodul erkennen. Für die Leistung braucht es den Punkt dazwischen: den Maximum Power Point (MPP), in dem der Wechselrichter das Modul betreibt. Beim JA Solar JAM60D41-500 liegt er laut Datenblatt bei 36,91 Volt und 13,55 Ampere, das ergibt die 500 Watt.

Werte für das JA Solar JAM60D41-500 unter Standardtestbedingungen laut Datenblatt.

Ein praktisches Problem kommt dazu: Viele Multimeter haben nur einen 10-Ampere-Bereich mit einer Sicherung. Aktuelle Module liefern 13 bis 15 Ampere Kurzschlussstrom, das Messgerät oder seine Sicherung ist dann schnell am Ende.

Methode 1: die App des Wechselrichters

Die bequemste Messung steckt oft schon im System. Mikrowechselrichter von Balkonkraftwerken zeigen in ihrer App die Gleichstromwerte je Eingang an: Spannung, Strom und Leistung jedes einzelnen Moduls. Weil der Wechselrichter das Modul ohnehin im MPP betreibt, ist das genau die gesuchte Leistung.

Die Stärke dieser Methode liegt im Vergleich. Zwei baugleiche Module am selben Wechselrichter sehen dieselbe Sonne. Liefert eines bei klarem Himmel dauerhaft deutlich weniger als das andere, ist das ein belastbarer Hinweis auf ein Problem an diesem Modul, auch ohne Einstrahlungsmessung.

Die Grenzen: Wie genau der Wechselrichter misst, geben die meisten Hersteller nicht an. Und die App zeigt nur, was der Wechselrichter zulässt. Kappt er bei 800 Watt Ausgangsleistung, laufen die Module nicht mehr im MPP, und die Anzeige liegt unter dem, was sie liefern könnten. Für eine Messung deshalb einen Zeitpunkt wählen, an dem die Summe unter der Grenze bleibt, etwa am Vormittag. Welche Messpunkte es außerdem gibt, zeigt der Ratgeber Balkonkraftwerk-Ertrag messen.

Methode 2: Stromzange im laufenden Betrieb

Eine Stromzange misst den Strom über das Magnetfeld um das Kabel. Du musst dafür nichts trennen und nichts abziehen, das macht sie zum sichersten Messgerät am laufenden System. Wichtig ist, dass sie Gleichstrom kann. Reine Wechselstromzangen zeigen an Solarkabeln null an.

Ein verbreitetes Beispiel ist die UNI-T UT210E*, eine Mini-Zange mit Gleichstrombereichen von 2, 20 und 100 Ampere und einer Genauigkeit von ±(2 % + 3 Digits) laut Herstellerangaben. Die Zangenöffnung von rund 17 Millimetern umschließt ein Solarkabel problemlos.

So läuft die Messung:

1. Klaren Moment abwarten. Wolkenlos, möglichst um die Mittagszeit, keine Schatten auf den Modulen.
2. Nur ein Kabel umschließen. Die Zange um die Plus- oder Minusleitung eines Moduls legen, nie um beide gemeinsam, sonst heben sich die Felder auf.
3. Nullpunkt setzen. Vor dem Anlegen die Zange im DC-Bereich auf null stellen, die meisten Modelle haben dafür eine Taste.
4. Spannung dazu nehmen. Die Modulspannung im selben Moment aus der Wechselrichter-App ablesen. Ohne App lässt sich die Spannung unter Last nur über einen passenden Messadapter an den Steckverbindern abgreifen, eine Aufgabe für Geübte.
5. Multiplizieren. 34,8 Volt mal 10,9 Ampere ergeben 379 Watt.

Das Ergebnis ist die Leistung unter den Bedingungen des Augenblicks. Wie viel das im Vergleich zum Datenblatt ist, klärt die Umrechnung weiter unten.

Methode 3: MPPT-Tester am abgeklemmten Modul

Handliche PV-Tester belasten das Modul selbst und fahren seine Kennlinie ab. Am Ende zeigen sie die maximale Leistung samt Spannung und Strom im MPP. Im Handel sind solche Geräte für Messbereiche bis 1.600 bis 2.200 Watt ab rund 50 Euro zu finden; die Genauigkeitsangaben stammen dabei meist nur vom Händler.

Der Vorteil: Das Modul wird unabhängig vom Wechselrichter gemessen, und du siehst, was es wirklich hergibt. Das hilft bei gebrauchten Modulen vor dem Kauf oder bei Inselanlagen, die keine App haben.

Der Aufwand: Das Modul muss vom Wechselrichter getrennt werden. Und das nur ohne Last. PV-Steckverbinder sind nicht lasttrennfähig, beim Ziehen unter Strom entsteht ein Lichtbogen. Erst den Wechselrichter vom Netz nehmen, dann die Stecker lösen. Mehr dazu im Ratgeber zu Solarsteckern.

Methode 4: Kennlinienmessung durch den Fachbetrieb

Fachbetriebe und Gutachter messen mit Kennlinien-Messgeräten, die den gesamten Verlauf von Leerlauf bis Kurzschluss aufzeichnen und gleichzeitig Einstrahlung und Temperatur mit Referenzsensoren erfassen. Das Gerät rechnet das Ergebnis direkt auf Standardbedingungen um und zeigt Abweichungen in der Kurvenform, etwa durch eine defekte Bypass-Diode oder einen erhöhten Serienwiderstand.

Diese Messung ist die Grundlage, wenn es um Garantie oder Versicherung geht. Für einen einzelnen Balkon mit zwei Modulen lohnt sie selten, bei einer Dachanlage mit auffälligem Minderertrag ist sie der richtige Schritt.

Die Messung richtig bewerten: Einstrahlung und Temperatur

Ein Messwert von 380 Watt an einem 500-Watt-Modul klingt nach einem Defekt. Ob er einer ist, entscheiden zwei Größen, die die Nennleistung voraussetzt: 1.000 Watt je Quadratmeter Einstrahlung und 25 Grad Zelltemperatur.

Einstrahlung messen. Ein Einstrahlungsmessgerät zeigt die Sonnenleistung in Watt je Quadratmeter. Es muss in der Ebene des Moduls liegen, also mit derselben Neigung und Ausrichtung. Das SM206 ist ein verbreitetes Handgerät, der Hersteller nennt einen Messbereich bis 3.999 Watt je Quadratmeter und eine Toleranz von ±10 Watt je Quadratmeter oder ±5 Prozent. Erhältlich ist es etwa als Ausla SM206*.

Temperatur schätzen. Ein Infrarotthermometer auf der Modulrückseite liefert eine brauchbare Näherung für die Zelltemperatur. An einem sonnigen Sommertag sind 45 bis 60 Grad normal.

Dann folgt die Rechnung in zwei Schritten:

P(STC) = P(gemessen) × 1.000 / Einstrahlung / (1 + TK × (Zelltemperatur − 25))

TK ist der Temperaturkoeffizient der Leistung aus dem Datenblatt, beim JA Solar JAM60D41-500 minus 0,29 Prozent je Grad.

Die 380 Watt waren also ein völlig normaler Wert. Nach der Umrechnung liegt das Modul 4 Prozent unter dem Typenschild, und das ist weniger als die Messunsicherheit.

Wie genau eine Heimmessung sein kann

Jedes Gerät bringt seine Toleranz mit, und die Toleranzen addieren sich. Die größte Unsicherheit steckt meist in der Einstrahlung, weil ein Handgerät sie nur punktuell und mit einfacher Sensorik erfasst.

Zusammen ergibt das realistisch ±5 bis 10 Prozent. Für die Bewertung heißt das:

• Unter 10 Prozent Abweichung: kein Befund. Das kann Messunsicherheit, leichte Verschmutzung oder normale Alterung sein.
• 10 bis 20 Prozent: auffällig. Messung an einem anderen klaren Tag wiederholen und mit einem baugleichen Nachbarmodul vergleichen.
• Über 20 Prozent: Defekt wahrscheinlich. Fehlt rund ein Drittel, ist das das typische Bild einer defekten Bypass-Diode oder eines überbrückten Zellstrings. Die Diagnose beschreibt der Ratgeber zur defekten Bypass-Diode.

Verschmutzung kostet in Deutschland typisch 2 bis 5 Prozent, ein Klecks Vogelkot auf einer ungünstigen Zelle bis zu 30 Prozent. Vor jeder Messung lohnt deshalb ein Blick auf die Glasfläche; wie du sie schonend säuberst, steht unter Solarmodul reinigen.

Sicherheit beim Messen

Ein einzelnes Balkonmodul liefert Gleichspannungen um 40 Volt, das ist für sich genommen ungefährlich. Heikel wird es an zwei Stellen:

• Lichtbogen beim Trennen. Steckverbinder nie unter Last ziehen. Die Stromzange umgeht das Problem, weil sie nichts trennt.
• Strangspannung bei Dachanlagen. Auf dem Hausdach hängen oft 10 bis 20 Module in Reihe, zusammen mehrere hundert Volt Gleichspannung. Messungen am Strang oder am Wechselrichter-Eingang einer Dachanlage gehören in die Hand einer Elektrofachkraft.

Messgeräte sollten für die anliegende Gleichspannung ausgelegt sein. Die UT210E etwa misst Gleichspannung bis 600 Volt, für Dachanlagen-Stränge reicht das nicht immer.

Fazit

Die Leistung eines Solarmoduls misst du im Arbeitspunkt unter Last. Für den Alltag reicht oft die Wechselrichter-App mit dem Vergleich zweier baugleicher Module. Wer es genauer wissen will, nimmt eine DC-Stromzange und ein Einstrahlungsmessgerät und rechnet den Wert auf Standardbedingungen um.

Die wichtigste Regel für die Bewertung: Erst Abweichungen über 10 Prozent sind ein Befund. Ein Modul, das an einem guten Sommertag 75 Prozent seiner Nennleistung liefert, arbeitet meistens einwandfrei. Was ein Modul unter Alltagsbedingungen typischerweise bringt, zeigt der Ratgeber Wie viel Leistung hat ein Solarmodul?.