An dieser Stelle kann man mit Sicherheit davon ausgehen, dass jeder weiß, dass die Produkte, die er kauft, niemals den beworbenen Qualitäten oder Mengen gerecht werden. Sei es die Tüte Kartoffelchips, die mehr Luft als Chips hat, oder ein Auto, das die vom Hersteller angegebene Kilometerleistung einfach nicht erreicht. Wir sind es gewohnt, dass die Leistung hinter den Erwartungen zurückbleibt, und das macht uns auch nichts aus.

Solarmodule hingegen sind in der Regel von solchen Nachteilen ausgenommen. Die meisten Verbraucher gehen beim Kauf einer Solaranlage davon aus, dass ihre Module zumindest unter den besten Bedingungen so viele Watt produzieren, wie auf dem Aufkleber angegeben.

Leider unterscheiden sich Solarmodule in dieser Hinsicht nicht von anderen Verbraucherprodukten. Seien Sie in der Tat überhaupt nicht überrascht, wenn Sie feststellen, dass die Leistung Ihres Moduls selbst an den hellsten und sonnigsten Tagen, an denen es blitzsauber ist, deutlich unter der Nennkapazität liegt.

Hier erfahren Sie, warum das passiert.

Was können Sie realistischerweise von Ihren Solarmodulen erwarten?

Das von Ihnen untersuchte 300-Watt-Solarmodul liefert also wahrscheinlich keine 300 Watt Leistung. Aber was genau ist hier die realistische Obergrenze? Die Antwort hängt von einigen Schlüsselfaktoren ab.

Zunächst wird die Nennleistung eines Solarmoduls durch strenge Labortests bestimmt. Diese Tests werden unter perfekten Bedingungen ohne Staub, Wolken oder andere Schadstoffe durchgeführt, wobei das Licht in einem perfekten 90-Grad-Winkel direkt auf die Panels fällt. Wir haben dies in unserem Beitrag ausführlicher behandelt Qualität von Solarmodulen.

Auf den ersten Blick mögen solche Tests irreführend erscheinen, da ideale Bedingungen selten, wenn nicht sogar unmöglich sind. Das Ziel eines Solarleistungstests besteht jedoch darin, die absolute Leistung zu bestimmen, die ein Modul erzeugen kann, was eine wichtige Kennzahl ist.

Wie viel dieser Energie können Sie also tatsächlich ernten? Solarmodule erreichen in der Regel nur ca 80 % ihrer Nenn-Spitzenkapazität, kann aber auch niedriger ausfallen. Eine Reihe von Faktoren tragen zu solchen Verlusten bei.

Was verursacht Verluste in Solarstromanlagen?

Sobald Licht auf ein Solarpanel fällt, kommt es zu Verlusten an nutzbarer Energie. Für die Zwecke dieses Artikels ignorieren wir Leistungsverluste aufgrund von Umweltfaktoren wie Wolken, Schatten, Staub usw. und konzentrieren uns auf Verluste, die einem Solarstromsystem aufgrund seiner physikalischen Grenzen innewohnen. Hier ist ein Überblick darüber, wie es auf den einzelnen Ebenen geschieht:

Mismatch-Verluste

Leistungsverluste, auch „Mismatch-Effekt“ genannt, werden dadurch verursacht, dass Solarzellen in einem Array unterschiedliche Eigenschaften haben, was zu inkonsistenten Spannungen führt. Fehlanpassungen können zu schwerwiegenden Leistungsverlusten führen, da das gesamte System standardmäßig auf die Leistung der Solarzelle mit der niedrigsten Leistung umschaltet.

Neben der geringen Leistungsabgabe wird überschüssiger Strom, der im Stromkreis des Solarmoduls eingeschlossen ist, in Wärme umgewandelt, die die Solarmodule weiter beschädigen kann. Fehlanpassungsverluste können zu einem Leistungsverlust von etwa 2 % führen.

Temperaturverlust

Solarzellen funktionieren am besten bei Temperaturen unter 25 Grad Celsius, bei denen sie auch getestet werden. Der Haken dabei ist, dass sich diese Zahlen auf die Temperatur der Zellen beziehen und nicht auf die der Umgebungsluft, die die Panels umgibt. So können die Panels selbst deutlich heißer als 25 Grad werden, selbst wenn die Umgebungstemperatur kühle und windige 20 Grad beträgt.

Die Leistungsabgabe eines Solarmoduls kann drastisch sinken, wenn es heißer als 25 Grad wird. Der durch Wärme verursachte Leistungsverlust wird als „Pmax“ gemessen und gibt an, um wie viel die Stromproduktion eines Solarmoduls pro Grad Temperaturanstieg sinkt. Wenn beispielsweise der Pmax eines Solarmoduls -0,45 % beträgt, dann verlieren wir so viel Strom pro einem Grad Celsius.

Die Temperatur ist für den Großteil der Leistungsverluste eines Solarmoduls verantwortlich und kann variieren 10 % bis sogar 25 % unter sehr heißen Bedingungen. Da die Durchschnittstemperatur in den meisten australischen Städten in den Sommermonaten, in denen wir das meiste Sonnenlicht haben, weit über 30 Grad Celsius erreichen kann, werden die Solarmodule hier auch den größten Leistungsverlust erleiden.

Lichtinduzierter Abbau (LID)

LID tritt typischerweise in den ersten Tagen nach einer Solaranlage auf und führt zu Leistungsverlusten aufgrund der Ansammlung von Bor-Sauerstoff-Verbindungen in der Siliziumbasis der Solarzelle. Einige Solarzellen sind für LID anfälliger als andere. LID-Konten für 0,5 % bis 1,5 % Verlustleistung in Photovoltaikanlagen.

Monokristalline Solarzellen vom P-Typ haben einen höheren Sauerstoffgehalt, sind mit Bor dotiert und nehmen Elektronen auf, was sie anfälliger für LID macht.

Multikristalline Solarzellen sind nicht so effizient wie monokristalline Zellen, enthalten jedoch weniger Sauerstoff, was sie resistent gegen LID macht. In ähnlicher Weise sind Siliziumwafer vom N-Typ mit Chemikalien dotiert, die Elektronen freisetzen, wodurch sie für LID undurchlässig werden.

Kabel- und Leitungsverluste

Sonnenkollektoren sind eine Ansammlung von in einer Reihe gestapelten Photovoltaikzellen. Diese Arrays werden in ein Kabel eingespeist, das vom Panel zum Wechselrichter führt. Da kein Draht den vollen Wirkungsgrad hat, geht ein Teil der durch ihn fließenden Energie als Wärme verloren.

Bei den meisten Solarstromsystemen macht der kabelbedingte Leistungsabfall etwa 2 % des Gesamtverlusts des Systems aus. Dieser kann auf 1 % gesenkt werden, indem dickere Drähte verwendet werden oder das System so positioniert wird, dass kürzere Drähte erforderlich sind, um den Wechselrichter zu erreichen.

DC-zu-AC-Verlust

Sonnenkollektoren erzeugen Gleichstrom, der von Haushaltsgeräten nicht genutzt werden kann. Ein Solarwechselrichter wandelt diesen Gleichstrom dann in nutzbaren Wechselstrom um, der in den Stromkreis Ihres Hauses und das Stromnetz eingespeist wird.

Seitdem es Solarwechselrichter gibt 93 % – 96 % Bei hoher Effizienz geht ein Teil des eingespeisten Gleichstroms als Wärme verloren. Die genaue verlorene Strommenge hängt von der Marke Ihres Wechselrichters ab und davon, ob er überdimensioniert ist oder nicht.

Übergroße Wechselrichter (oder Wechselrichter, deren Leistung höher ist als die Gesamtleistung der Solarstromanlage) sind effizienter als solche, die auf die Leistung ihres Moduls abgestimmt sind.

Wechselrichter-Clipping

Das Clipping des Wechselrichters tritt auf, wenn der Gleichstromeingang von den Panels größer als seine Nennkapazität ist. In einem solchen Fall „begrenzt“ oder verringert der Wechselrichter die Gesamtleistung, um sie an seine eigene Kapazität anzupassen, was zu einem Leistungsverlust führt.

Wie können Sie die Leistung Ihrer Solarstromanlage maximieren?

Die oben besprochenen Gründe für den Leistungsverlust sind aus physikalischen Gründen meist unvermeidbar. Wir können solche Verluste jedoch auch durch die Gestaltung effizienter Solarstromanlagen verringern.

Beispielsweise können die Auswahl von Solarmodulen mit geringem oder keinem LID-Potenzial, die Verwendung von ausreichend dicken Drähten und Kabeln, die strategische Dimensionierung des Wechselrichters zur Minimierung von Clipping und die Positionierung der Solarmodule so, dass sie möglichst viel direktes Sonnenlicht erhalten, dazu beitragen, die Leistung des Systems zu steigern.