Erstellt von Marcus | 06.07.2020
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Je heißer ein Photovoltaik Modul wird, desto geringer ist dessen Wirkungsgrad. Das trifft nicht auf alle Modultechnologien gleich zu. Für mehr Stromertrag benötigen wir eine gute Hinterlüftung und nutzen den Kamin-Effekt.

Bei einer korrekten Hinterlüftung und dem richtigen Modulwinkel machen wir uns den Kamin-Effekt zunutze (Konvektionsluft). Dieser hilft beim kühlen und verbessert den Wirkungsgrad.

Der Wärmekoeffizient / Temperaturkoeffizient

Wir unterscheiden hauptsächlich zwischen den drei großen Modultechnologien: Monokristallin, Polykristallin, Dünnschicht und neuere Dünnschicht-Technologie CIGS. Alle Typen haben unterschiedliche Einsatzorte und damit ihre Daseinsberechtigung.

Der Temperaturkoeffizient ist spezifisch für jede Photovoltaik-Technologie gegeben. Dieser Wert ändert sich jedoch bei Temperaturunterschieden. Man spricht auch von U-Wert der Wärmedurchgangskoeffizient. Dies ist sowohl im Bauwesen, als auch für technische Geräte ein zu berechnender Wert.

Um es vereinfacht auszudrücken: Das PV-Modul erhitzt sich bei Sonneneinstrahlung. Das Material ist entscheidend, welcher Widerstand sich durch die Wärme bildet. Daher ist der Wärmekoeffizient bei jeder Modultechnologie unterschiedlich.

Um den Widerstand möglichst gering zu halten, ist die Hinterlüftung wichtig. Es wird der sogenannte Kamin-Effekt physikalisch genutzt und verlangt daher keiner weiteren technischen Lösung. Flach liegende Module nutzen keinen oder nur gering den Kamin-Effekt.

Technische Kenngröße für Kristalline Module:
PV-Module erhalten ihre Daten durch einen bestimmten Test: Bei 25 Grad Celsius und 1000W/Quadratmeter Einstrahlung. Die Leistung wird daraus berechnet und auch der Wirkungsgrad steht damit im Zusammenhang mit der Fläche des Moduls.

Im Sommer jedoch steigt die Temperatur eines PV Moduls gern auf 70 Grad und mehr.
Hierfür gibt es eine spezifische Kenngröße für den Temperaturkoeffizient von Kristallinen Modulen. Nämlich 0,4% Verlust pro Grad Celsius (über 25 Grad).

Beispiel:
Ein 70 Grad heißes Modul, weicht um 45 Grad vom Nominalwert ab. 45 x 0,4% = 18%. Ein 100W Modul wird daher 18% weniger leisten. Das entspricht dann 82W von 100W.

Diese Beobachtung haben wohl alle PV-Besitzer bereits gemacht. Die Peak-Leistung der Anlage wird nur in wenigen Situationen erreicht. Meist im Herbst und Frühling. Aber auch durchbrechende Sonne durch die Wolken nach einem kühlen Wind oder Regen.

Modultechnologien und Wärmewiderstand

Nur ein kaltes Modul ist ein ertragreiches Modul. Jeder, der seine PV Anlage etwas überwacht, wird das bereits festgestellt haben. Im Sommer kommen nur durch viele Sonnenstunden gute Tageserträge. Im Winter und der Übergangsphase kann ein Modul jedoch die Nennleistung erreichen oder sogar übertreffen. Ideal ist Sonne plus kalter Wind.

Schauen wir uns die typischen Wirkungsgrade der verschiedenen Modultechnologien an:
  • Monokristalline Photovoltaik-Zellen: 14-20%
  • Polykristalline Photovoltaik-Zellen: 12-16%
  • Dünnschicht Photovoltaik-Zelltechnik: 6-12%
  • Dünnschicht CIGS-Zelltechnik: 13-15%
Der Wirkungsgrad ist hier vor allem Flächen bedingt. Für Monokristalline Module wird recht wenig Fläche für eine bestimmte Watt-Peak Leistung benötigt, gegenüber den anderen Technologien.

Dabei ist vor allem die Dachfläche des Hauses das begrenzende Element. Möchte man das Dach voll belegen und maximale Peak-Leistung, kommt man um Monokristalline Zelltechnologie nicht herum. Jedoch haben auch die anderen Techniken durchaus ihre Daseinsberechtigung.

Steht viel Fläche zur Verfügung, sollte man sich mit der Dünnschicht-Technologie auseinandersetzen. Im Sommer bei hohen Temperaturen, auch bei diffusem Licht oder schrägen Einstrahlwinkel, mindert Dünnschicht kaum ihre Leistung, gegenüber kristallinen Zellen. Die Eigenschaften bei Teilverschattung sind hervorragend und neigen nicht zum extremen Leistungseinbruch wie Mono/Poly.

Hinterlüftung

Um die Temperaturen durch die Sonne abzuführen, sollten alle Module einen bestimmten Abstand zum Dach erhalten. Für Flachdächer mit Aufständerung fällt dies zwar weg und die Belüftung ist generell besser, jedoch gibt es hier keinen Kamin-Effekt, der die Rückseite der Module mit einem Luftstrom kühlt.
Eine Faustformel zum Dachabstand sind ca. 10cm. Der Luftstrom kann durch ein falsch angebrachtes Tragwerk (Modulhalterungen) jedoch auch gebremst werden. Auch der Luftspalt zwischen Modulklemmen mindern den Kamin-Effekt.
Entscheide dich daher für ein Haltesystem von einem namhaften Hersteller.
Nach bestem Wissen und Gewissen.
Sonnige Grüße, dein

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