Was ist der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage?
Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage beschreibt, welcher Anteil der einfallenden Sonnenenergie als nutzbarer Strom am Ausgang anliegt. Je höher der Wirkungsgrad, desto mehr Leistung pro Quadratmeter â besonders wichtig bei knapper DachflĂ€che. Diese Seite erklĂ€rt Definition, typische Werte, Einflussfaktoren, Systemverluste und zeigt, wie du in Planung und Betrieb den Gesamtertrag spĂŒrbar steigern kannst.
Definition & Formel
Der Modulwirkungsgrad ist das VerhĂ€ltnis aus elektrischer Ausgangsleistung des Moduls zu der durch die ModulflĂ€che aufgenommenen Einstrahlung, gemessen unter STC (1.000 W/mÂČ, 25 °C, AM 1.5). Beispiel: Liefert ein 1,7 mÂČ groĂes Modul bei STC 400 W, liegt der Wirkungsgrad bei 400 W / (1.000 W/mÂČ Ă 1,7 mÂČ) â 23,5 %.
Der Anlagenwirkungsgrad betrachtet die komplette Kette bis zum Hausanschlusspunkt â inklusive Wechselrichter, Leitungen, Temperatur- und Mismatch-Effekten. Er fĂ€llt deshalb niedriger aus als der reine Modulwert.
Modul- vs. Anlagenwirkungsgrad
Modulwirkungsgrad
HĂ€ngt primĂ€r von Zelltechnologie (p-Type PERC, n-Type TopCon, HJT), ZellgröĂe, Passivierung und Antireflex ab. Moderne monokristalline Module erreichen ~20â23 %, Polykristalline ~15â18 %, DĂŒnnschicht ~10â13 %.
Anlagenwirkungsgrad
Bezieht Verluste aus Wechselrichter (Wirkungsgrad), DC/AC-Leitungen (Spannungsfall), Temperatur, Verschattung, Verschmutzung, Mismatch und ggf. WR-Clipping ein. In der Jahresbilanz resultieren daraus typische Systemverluste von 10â20 %.
Einflussfaktoren in der Praxis
- Temperatur: Höhere Zelltemperaturen reduzieren Leistung (negativer Temp.-Koeffizient). HinterlĂŒftung hilft.
- Einstrahlung & Winkel: Abweichungen von Optimalwinkel und diffuse Bedingungen senken den Momentanertrag.
- Verschattung: Schon kleine Teilverschattungen blockieren Modulsegmente (Bypass-Segmente).
- Verschmutzung: Pollen, Staub, Laub verringern Transmissionsgrad â regelmĂ€Ăige SichtprĂŒfung lohnt.
- Mismatch: Unterschiedliche Ausrichtung/Neigung/Zelltemperatur in einem String â Verluste.
- Leitungs-/WR-Verluste: Zu dĂŒnne Querschnitte, lange Wege, ineffiziente WR-Betriebspunkte.
- Alterung (Degradation): Leicht fallende Modulleistung ĂŒber die Jahre â Garantien beachten.
Optimierung: Planung & Betrieb
Planung
- Strings nach Ausrichtung/Neigung trennen, VerschattungsflĂ€chen bĂŒndeln
- WR so wÀhlen, dass MPP-Fenster die String-Vmpp sauber trifft; ausreichend Tracker
- Querschnitte gegen Spannungsfall auslegen, DC-Wege kurz halten
- Unterkonstruktion passend zur Dachhaut, saubere Durchdringungen, gute HinterlĂŒftung
Betrieb
- Monitoring (App/Web) aktiv nutzen, Alarme bei Abweichungen
- RegelmĂ€Ăige SichtprĂŒfung & bedarfsgerechte Reinigung
- Lastmanagement: Verbraucher in PV-Zeitfenster legen, ggf. Speicher integrieren
Vergleichstabellen
Technologie | Typischer Modul-Wirkungsgrad | StÀrken | Zu beachten |
---|---|---|---|
Mono (p-Type PERC) | ~20â22 % | BewĂ€hrt, gutes Preis/Leistung | Etwas höhere Degradation initial |
Mono (n-Type TopCon) | ~21â23 % | Hoher Ertrag, stabil, geringe Degradation | Zellspannungen/GröĂen je Hersteller beachten |
Mono (n-Type HJT) | ~21â23 % | Sehr gutes Schwachlicht, niedriger Temp.-Koeff. | Komplexere Produktion â teils höherer Preis |
Polykristallin | ~15â18 % | KostengĂŒnstig bei viel FlĂ€che | Geringere Leistungsdichte |
DĂŒnnschicht (CIGS/a-Si/CdTe) | ~10â13 % | Leicht, homogen, gut bei Hitze & Diffuslicht | Mehr FlĂ€che nötig |
Verlustquelle (System) | Typischer Anteil | GegenmaĂnahme |
---|---|---|
Temperatur | 3â8 % | HinterlĂŒftung, Montageabstand, helle Dachhaut |
WR-Wirkungsgrad | 1â4 % | Marken-WR, Betriebspunkt im Effizienz-Sweet-Spot |
Leitungen (DC/AC) | 1â3 % | Passende Querschnitte, kurze Wege |
Mismatch/Verschattung | 2â8 % | Stringtrennung, Tracker, ggf. Optimierer/Mikro-WR |
Verschmutzung | 0â5 % | Monitoring, bedarfsgerechte Reinigung |
Praxisbeispiele
Beispiel 1: 8 kWp, SĂŒddach 30°
Modultyp n-Type TopCon (~22 %). Jahreserzeugung ~8.000 kWh, Systemverluste ~12 %. Gute HinterlĂŒftung, sauber getrennte Strings â hoher Sommerertrag, kaum Clipping.
Beispiel 2: 10 kWp, Ost/West
Zwei Tracker, Strings je Dachseite. Flache Tageskurve, weniger Mittagspeak. Trotz niedrigerer Momentanwirkungsgrade ergibt sich oft ein sehr netzfreundliches Erzeugungsprofil.
FAQ
Warum ist der Anlagenwirkungsgrad niedriger als der Modulwert?
Weil Systemverluste (WR, Leitungen, Temperatur, Mismatch) einflieĂen. Sie summieren sich ĂŒber das Jahr.
Ist ein höherer Modulwirkungsgrad immer wirtschaftlicher?
Nicht zwingend. Bei viel FlĂ€che kann ein gĂŒnstigeres Modul sinnvoll sein. Entscheidend sind LCOE und Dachgrenzen.
Wie stark beeinflusst Temperatur die Leistung?
Je nach Technologie gehen pro 10 °C mehr Zelltemperatur mehrere Prozent Leistung verloren â HinterlĂŒftung hilft.
Brauche ich Optimierer?
Nur bei relevanter Teilverschattung oder stark gemischten DachflÀchen. Sonst sind getrennte Strings/Tracker effizienter.
Kann ein zu kleiner WR sinnvoll sein?
Leichtes âRight-Sizenâ spart Kosten; zu viel Clipping vermeiden. 10â20 % Reserve nach oben ist oft praktikabel.
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