Erstellt von Marcus Rönz | 31.03.2023
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In diesem Beitrag zeige ich dir, wie die Leistung von PV-Modulen unter Laborbedingungen getestet werden und welche Probleme durch Wärme bei der ganzen Solarstromanlage auftreten. Und zu jedem der nachfolgenden Punkte gebe ich ein paar Tipps.
Inhaltsverzeichnis:
- PV-Module Leistungsmessung und Messbedingungen
- PV-Module: so viel Leistung kommt bei Sommersonne
- Batterie: Leistung und Degradation nach Temperatur
- Wechselrichter und andere Leistungselektronik
PV-Module Leistungsmessung und Messbedingungen
Die Maximalleistung von Photovoltaik-Modulen wird ebenso auf dem Datenblatt (Modul-Rückseite) aufgedruckt wie auch die Messbedingung.Schauen wir uns ein typisches Datenblatt einmal an.
PV-Modul Messbedingungen für Leistungsdaten
Das Datenblatt zeigt die Messbedingungen, damit die maximale Leistung des Moduls erreicht werden kann.
Die Testbedingungen für PV-Module unterliegen einer weltweiten gemeinsamen Normung und oft mit der Abkürzung STC (Standard Test Conditions, zu deutsch: Standard-Testbedingungen. Mehr dazu findest du unter Norm IEC 60904 bzw. bei uns DIN EN 60904.
Du siehst folgende Angaben:
- AM1,5:
Dieser Wert steht für die Sonnenstrahlung. Je nach Jahres- und Tageszeit muss die Sonnenstrahlung einen bestimmte Länge durch die Atmosphäre zurücklegen. Die Intensität ist bei wolkenfreiem Himmel und im Zenit stehender Sonne im Sommer am höchsten. - E=1000W/m2:
E = Bestrahlungsstärke bei senkrechtem Strahlungseinfall bei einer Stärke von 1000W pro Quadratmeter. - Tc = 25°C:
Tc steht für Temperatur der Zelle (Temperature Cell). Temperaturbedingungen 25° Celsius (Zell-Temperatur). Eine Abweichung ergibt geringere Leistung, wobei jedoch geringere Temperaturen zu höheren Leistungen führen können. Das gilt generell für Elektronik.
PV-Module: so viel Leistung kommt bei Sommersonne
Neben der Modultemperatur von 48°C zeige ich dir nachfolgend die maximale Leistung über den Laderegler und der Victron-App.
Victron App: 400Wp Anlage Peakleistung Sommersonnenwende
Die maximale Leistung bei senkrecht auftreffender Sonne am 21.06.2021 (Soommersnnenwende) von 335Wp von 400Wp, 48°C Modultemperatur
Abkürzung Wp steht für Watt-Peak. Also der höchsten Leistung nach den obig gezeigten STC (Standard-Testbedingungen).
400Wp = 100%
335Wp = 83,75% (100% / 400Wp x 335Wp)
Du siehst einen Leistungseinbruch von 16%. Dabei sind die Bedingungen gut: senkrecht auftreffende Sonne auf das Modul. Jedoch führen die 28°C Außentemperatur und 48°C Modultemperatur zu diesem Einbruch.
Batterie: Leistung und Degradation nach Temperatur
Für Batterien gelten ähnliche Standard-Testbedingungen wie für PV-Module. Hier kommt jedoch der Unterschied hinzu, dass vor allem Bleibatterien bei tiefen Temperaturen Kapazitätsverluste aufweisen.Manche Batterien wie LiFePo4, haben oft eine untere Grenztemperatur, unter der nicht geladen werden darf/sollte. Meist 3-5°C.
Höhere Temperaturen, das gilt für alle Batterien, lassen diese schneller altern. Der Kapazitätsverlust ist nicht wiederherstellbar und wird Degradation genannt.
Temperatur entsteht im Inneren der Batterie auch bei hohen Be- und Entladeströmen.
Tipp:
Lagere und installiere deine Batterie im optimalen Wohlfühlbereich. In der Regel um die 20-25°C. Bei höheren Temperaturen gilt für Lithium-Batterien: geringere Ladeströme und ein geringerer Ladezustand erreichen.
Für Bleibatterien haben manche Laderegler wie mein Victron 75/15 ein spezielles temperaturabhängiges Ladeprogramm.
Wenn du deine Bleibatterien nur zu einem bestimmten Prozentsatz entladen möchtest, rechne bei tieferen Temperaturen mit der geringeren Kapazität, die entnehmbar ist.
Wechselrichter und andere Leistungselektronik
Elektronik altert bei höheren Temperaturen schneller. Sowohl Modulwechselrichter (direkt am PV-Modul für Einspeisung), aber auch Inselwechselrichter in Garagen, Dachböden oder an Außenwänden sind hier betroffen. Hier kommt es im Sommer zu Hitzeproblem/Wärmeproblem und auch ein Abschalten der Elektronik zum Eigenschutz ist möglich.Tipp: Achte bereits beim Bau der Anlage, in welchen Temperaturbereichen du deine Bauteile verbaust. Das ist stark abhängig von der Jahreszeit bzw. dem Sonnenverlauf.
Hierzu noch eine Grafik.
PV Modul Winkel und Ausrichtung: Diagramm Ertrag in Prozent
Die Tabelle gibt einen Jahresüberblick als durchschnittlichen Ertrag je nach Ausrichtung und Modulwinkel. Eine flachere Ausrichtung ist vor allem im Sommer gut, gegenüber eine steileren im Winter. Flacher liegende Module sind jedoch effizienter durch den Tagesverlauf der Sonne.