Photovoltaik

Wirkungsgrad

Die mit Photovoltaik erzielten Wirkungsgrade, reichen von niedrigen 6% bis 40%, das liegt je nach Modulart und ob sie richtig eingesetzt werden. Das heißt ob sie beispielsweise richtig ausgerichtet wurden, damit sie so viel Sonnenlicht wie möglich aufnehmen und umzusetzen in Strom. Die marktüblichen Module liegen jedoch bei 6% bis 17% ( beispielsweise Dünnschichtmodule oder Monokristallmodule )

Der Systemwirkungsgrad ergibt sich durch Multiplikation mit der ( PR) Performance Ratio.

PR sind Stromverluste, die durch Faktoren, wie dem Wechselrichter, Abschattung oder hohe Temperaturen entstehen. Ein Nachteil der Photovoltaikanlage ist mit Sicherheit der niedrige Wirkungsgrad, trotz einer doch hohen Sonneneinstrahlung. Daher ist auch eine Photovoltaikanlage sehr flächenintensiv. Kritiker behaupten der niedrige Wirkungsgrad mache diese Energieform unattraktiv.

Nennleistung

Die Nennleistung einer Photovoltaikanlage wird in kWp ( kilowatt peak ) angegeben. Diese Nennleistung bezieht sich auf Leistungen bei Testbedingungen, die nicht unbedingt den tatsächlichen alltags Leistungen entsprechen. Gemessen wird die Leistung nach den STC – Standards ( standard-test-conditions ), die international festgelegt wurden, um einen festen Richtwert erstellen zu können.

Dieser Richtwert wird gemessen bei:

• 25 °C Modultemperatur
• 1000 W/m² Beleuchtungsstärke
• Air Mass von 1,5 (relative Länge des Weges vom Licht zur Erde )

Können diese Testbedingungen nicht eingehalten werden, so muss die Nennleistung rechnerisch ermittelt werden. Beispielsweise ist die Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² in Mitteleuropa nicht immer gegeben. Die Betriebstemperatur der Module liegt meistens über

25 °C, somit ist auch der Wirkungsgrad deutlich geringer. Heute liegt eine Photovoltaikanlage in Deutschland durchschnittlich bei 900 – 1000 kWh pro kWp und Jahr. Vorraussetzung dafür, ist eine sinnvolle Auslegung der Anlage, wie schon bereits oben erwähnt.

Verbundanlage

Es gibt 2 Arten von Photovoltaikanlagen. Verbundanlage und Inselanlage.

Die hier dargestellte Verbundanlage ist angeschlossen an dem öffentlichen Stromnetz, im Gegensatz zur Inselanlage, die ihren produzierten Strom in eine Batterie einspeist. Damit dieses funktioniert benötigt eine Anlage einen Wechselrichter. Der Wechselrichter ist sozusagen das Herzstück. Er hat die Aufgabe den durch die Solarzellen produzierten Strom, welcher als Gleichstrom vorliegt, in den Wechselstrom umzuwandeln. Unser öffentliches Stromnetz ist ein Wechselstromnetz und läuft mit 230 V und hat eine Frequenz von 50 Hz. Erst wenn der Strom umgewandelt wurde, ist die Einspeisung in das öffentliche Netz möglich. Neben der Funktion als Stromumwandler und Einspeisegerät, ist der Wechselrichter auch als Steuerelement aktiv. Der Stromverlust bei den Umwandlungsprozess beträgt ca. 3 - 7 %. Die Inselanlage funktioniert im Prinzip, wie die Verbundanlage, jedoch wird der produzierte Strom in eine Batterie eingespeist und es besteht kein Kontakt zum öffentlichen Stromnetz. Dabei ist jedoch zu erwähnen, dass die Batterien kurzlebig sind und deren Entsorgung sehr schädlich für die Umwelt ist. Die Verbundanlage ist auch das häufigere genutzte Prinzip der Anlagen. Denn nur damit lässt sich der produzierte Strom von einem Energiekonzern abkaufen. Inselanlagen sind häufig dann genutzt, wenn der Anschluss an das öffentliche Netz zu kostenintensiv wäre.