
Persönliche Energiewende
Persönlicher Energiewende Newsletter
Persönliche Energiewende
Die Anschaffung und Installation einer Photovoltaikanlage ist ein Großprojekt, in das du viel Zeit und Geld investierst. Es ist also selbstverständlich, dass du vom größtmöglichen Stromertrag aus der Photovoltaik profitieren möchtest. Aber weißt du schon, was der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage ist, durch was er beeinflusst wird und wie du ihn berechnest?
Bei dem sogenannten Wirkungsgrad handelt es sich wortwörtlich um den Grad der Wirkung einer Solarzelle, eines Photovoltaikmoduls oder einer ganzen Photovoltaikanlage. Konkret gesagt: Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der zur Verfügung stehenden Energie tatsächlich in nutzbaren Solarstrom umgewandelt wird. Hier spielen die Art des Solarmoduls, Verkabelung und Wechselrichter sowie Einstrahlungsstärke, Verschmutzungen oder Verschattungen der Anlage eine entscheidende Rolle.
Eine wichtige Messgröße für den gesamten Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage ist die sogenannte Performance Ratio. Diese gibt an, welchen Energieertrag eine Photovoltaikanlage im Vergleich zum maximal möglichen Ertrag erreicht. Um die Performance Ratio zu ermitteln, teilst du den am Zähler abgelesenen Ertrag durch den maximal möglichen Ertrag der Photovoltaikanlage. Im Durchschnitt kommen Photovoltaikanlagen auf einen maximal möglichen Ertrag von 65 bis 75 Prozent.
Eine Photovoltaikanlage besteht aus vielen verschiedenen Komponenten. Ihre Leistung ist von diesen sowie weiteren Faktoren abhängig. Dazu zählen:
Der sogenannte Modulwirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent der Sonneneinstrahlung ein Modul tatsächlich in Strom umwandelt. Dieser Wert ist abhängig von der Art der eingesetzten Solarzelle sowie der Größe des Moduls. Es gibt monokristalline, polykristalline und Dünnschichtmodule.
Der Wechselrichter wandelt den von der Photovoltaikanlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dieser Prozess ist stets mit kleinen Energieverlusten verbunden. Trotz allem haben Wechselrichter einen sehr hohen Wirkungsgrad von 98 Prozent (ohne Trafo) bzw. 96 Prozent (mit Trafo).
Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters wird generell durch das Verhältnis des auf der Gleichstromseite eingehenden Stroms zu dem entstehenden Wechselstrom auf der anderen Seite bestimmt. Die im Wechselrichter eingehende Leistung schwankt, da sie unter anderem von der Sonneneinstrahlung abhängig ist. Zudem sollte der Wechselrichter nah am Einspeisepunkt installiert sein, um zu große Verluste zu vermeiden.
Bei der Verkabelung ist besonders wichtig, darauf zu achten, dass die vom Hersteller der Photovoltaikanlage angegebenen Leitungsquerschnitte nicht unterschritten werden. Zu dünne Kabel verursachen nämlich hohe Verluste. Generell gilt außerdem: Je höher der elektrische Widerstand im Leitmaterial, umso mehr Energie geht in Form von Wärme verloren. Insgesamt haben also Kabelquerschnitt, gewähltes Leitmaterial und Kabellänge Einfluss auf möglich Ertragsverluste. Bei korrekter und fachmännischer Verkabelung ist aber nur von einem sehr geringen Verlust auszugehen – bei 10 m Kabel von 0,24 Prozent der Anlagenleistung.
Eine zu starke Einstrahlung hat negative Effekte auf den Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage. An sehr sonnigen Tagen kann sich deren Leistung um bis zu 10 Prozent reduzieren. Das liegt daran, dass die Solarzellen nicht mehr ideal arbeiten, wenn sie zu stark aufgeheizt sind.
Der sogenannte Temperaturkoeffizient gibt an, um wie viel Prozent sich die Leistung pro Grad Celsius verringert und ist von der Art des Solarmoduls abhängig. Im Durchschnitt liegt er zwischen -0,45 Prozent pro Grad Celsius bei kristallinen Modulen und -0,2 Prozent bei Dünnschichtmodulen. Wer bei der Installation der Anlage genug Abstand zwischen Solarmodulen und Dachfläche lässt, kann eine zu starke Aufheizung der Solarzellen vermeiden.
Für den optimalen Photovoltaik-Wirkungsgrad musst du Kosten und Nutzen abwägen
Je qualitativer Solarmodule, Wechselrichter und Verkabelung sind, umso geringer sind Ertragsverluste und umso höher ist der Wirkungsgrad der Anlage. Ein hoher Wirkungsgrad erfordert also – neben der fachmännischen Installation – höhere Investitionen in deine Photovoltaikanlage.
Die Forschung hat in den letzten Jahren die Technologie von Solarzellen und Wechselrichtern optimiert, sodass immer bessere Wirkungsgrade bei der Photovoltaik zu verzeichnen sind.
Die Energiebilanz von Photovoltaikanlagen ist durchweg positiv: Darunter versteht man den Vergleich zwischen dem Energieverbrauch und der Energieerzeugung einer Photovoltaikanlage. Sobald eine Photovoltaikanlage mehr Energie erzeugt, als für deren Produktion verbraucht wurde, hat sie sich „energetisch amortisiert“. Dies ist derzeit nach 2,5 bis 6 Jahren der Fall – und mit immer besseren Herstellungsmethoden bei der Photovoltaik wird sich auch dies noch beschleunigen.
Was sagt der Wirkungsgrad aus?
Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage sagt aus, wie viel der verfügbaren Energie tatsächlich in nutzbaren Strom umgewandelt wird. Er wird beeinflusst durch:
Zum Experten für die Energiewende werden!
Frisches Wissen für deine Energiewende!
Melde dich jetzt zum persönlichen Energiewende Magazin an und erhalte die neusten Informationen in deinem Posteingang.
Beginne jetzt ein Gespräch