Photovoltaik Wirkungsgrad

PV-Effizienz

Mit welchem Solarmodul ist der Wirkungsgrad am höchsten? In der Photovoltaik ist der Wirkungsgrad entscheidend für den Ertrag der Solarstromgewinnung. Die Fortschritte in Forschung und Entwicklung verbessern auch die Effizienz der Photovoltaik kontinuierlich. Erfahren Sie jetzt mehr über den photovoltaischen Wirkungsgrad und fordern Sie kostenlose Vergleichsangebote an. Die Effizienz der Photovoltaik bestimmt nur, wie viel Strom aus einem bestimmten Gebiet erzeugt werden kann.

Photovoltaik-Effizienz

Die Effizienz einer Solaranlage gibt an, wie viel von der verfügbaren Leistung durch die Photovoltaikzelle, das Modul oder das System in Sonnenenergie umgesetzt wird. Die Wirkungsgrade der einzelnen Solarmodule sind sehr verschieden. Aus diesem Grund hängt der Wirkungsgrad einer Solaranlage von der Art des ausgewählten Moduls ab, wodurch der Wirkungsgrad des Gesamtsystems auch durch die durch Verkabelungen und Wechselrichter verursachten Schäden beeinflusst wird.

Die Effizienz der Photovoltaikmodule hat einen erheblichen Einfluß auf die Effizienz der gesamten Photovoltaik-Anlage, aber auch der Umrichter hat einen maßgeblichen Einfluß. Obwohl dieser Rückgang nur wenige Prozentpunkte ausmacht, kann er während der Nutzungsdauer einer Photovoltaik-Anlage zu erheblichen finanziellen Verlusten führen. Der vierprozentige Verlustausgleich am Inverter korrespondiert damit mit 5000 kWh, was in etwa dem mittleren jährlichen Verbrauch einer Viererfamilie entspr. ist.

Die Effizienz einer Solaranlage wird ermittelt, indem die Strahlenenergie durch die emittierte Wärmeenergie dividiert wird. Diese Quote (dargestellt durch das griechische Symbol eta) gibt den Wirkungsgrad in Prozenten an. Bei der Photovoltaik werden immer wieder neue Rekordwerte beim Wirkungsgrad von Solarmodulen aufgestellt, aber in den meisten Fällen sind es die Ergebnisse aus dem eigenen Versuch.

Die serienmäßig hergestellten Solarzelle führen zu einem wesentlich geringeren Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad wird immer unter den Standard-Testbedingungen bestimmt: 1000 Wattbestrahlung, 25 Grade Zellentemperatur und eine Luftmasse von 1,5. Die beiden bedeutendsten Solarzellentypen sind nach wie vor Photovoltaikmodule aus monokristallinem und multikristallinem Silicium. Mit den besten monokristallinen Modulen werden heute Effizienzen zwischen 20 und 22 Prozentpunkten erreicht, während polykristalline Solarmodule etwa 15 bis 20 Prozentpunkte ausmachen.

Die Vorteile monokristalliner Solarmodule werden durch den hohen Energie- und Kostendruck bei der Herstellung der erforderlichen großen Siliciumkristalle ausgeglichen. Alternativ gibt es die noch recht jungen quasi-monokristallinen Solarmodule. Dies sind polykristalline Solarmodule mit ähnlichen Leistungsmerkmalen wie einkristalline Solarmodule aufgrund einer besonderen Kontrolle während des Züchtens.

In der einfachsten Variante bestehen diese Bausteine aus dünnen, verdampften Siliziumschichten aus dem Bereich des amorphen Siliziums. Die Photovoltaikmodule sind besonders leicht und kostengünstig in der Herstellung, haben aber einen Wirkungsgrad von weniger als zehn Prozentpunkten. In den so genannte CIGS-Modulen wird eine Mischung aus Kupfers, Indium, Gallus und Deselenid eingesetzt und erreicht heute in der Massenproduktion einen Wirkungsgrad von knapp 15 vH.

Bei monokristallinen Siliziummodulen ist der höchstmögliche Wirkungsgrad damit auf 29 bis 33 Prozentpunkte begrenzt - der exakte Betrag ist abhängig von der Bestrahlungsstärke. Längst wurde dieser Betrag als der höchstmögliche Wirkungsgrad von Solarmodulen in einer etwas vereinfachten Form beschrieben. Dabei wurden in der Regel bereits Effizienzen von weit über 40 Prozentpunkten erreicht, und heute sind weit mehr als 80 Prozentpunkte vorstellbar.

Bislang gibt es keine klare Bestimmung des Effizienzgrades eines Umrichters. Denn der eigentliche Wirkungsgrad hängt von der Energieversorgung der Module auf der DC-Seite ab. So wird in Tests der Wirkungsgrad für eine Vielzahl unterschiedlicher Leistungsaufnahmen ermittelt, die zwischen 5 und 100 Prozentpunkten der maximalen Leistungsaufnahme betragen. Doch auch wenn man sich über die Wahl der Messstellen einig ist, ist man sich immer noch nicht einig, wie die Einzelwerte bei der Ermittlung des Durchschnittswirkungsgrades zu gewichten sind.

Aus diesem Grund wird auf die sogenannte europäische Effizienz eine andere Gewichtungen angewendet als auf die kalifornische Effizienz. Der Wirkungsgrad von über 97% ist sehr gut, weniger als 92% sind sehr schlecht. Die Angaben gelten für die in den Prüfungen erzielten Effizienzen und nicht für die von den Herstellerfirmen spezifizierten maximalen Effizienzen!

Eine hohe Gesamteffizienz setzt hohe Investitionskosten in die Photovoltaikmodule und den Inverter voraus. Weil eine Photovoltaik-Anlage keine konstanten Kraftstoffkosten und keine Schadstoffemissionen hervorruft, ist ein niedrigerer Wirkungsgrad durchaus vertretbar, solange die Preise pro kWh geringer sind.

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