Schatten und Bewölkung schmälern den Ertrag
Schwachlichtverhalten
Das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen: Grundlagen und Einflussfaktoren
Der Stromertrag von Solarmodulen hängt von vielen Faktoren ab, darunter die Einstrahlleistung und das Schwachlichtverhalten der Module. In diesem Beitrag erklären wir, was Schwachlichtverhalten bei Solarmodulen bedeutet, wie es gemessen wird und welche Auswirkungen es auf den Stromertrag hat.
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Video zum Schwachlichtverhalten
Ein Schwachlichtverhalten Solarmodule Test oder eine gute Übersicht gibt es noch nicht, aber vor dem Kauf, können Sie auch selbst einen Blick in das Datenblatt werfen. PV Module mit gutem schwachlichtverhalten können auch selbst ermittelt werden. Mehr dazu im Video.
Was ist Schwachlichtverhalten bei Solarmodulen?
Schwachlichtbedingungen treten auf, wenn es weniger Licht gibt, als unter optimalen Bedingungen. Das kann bei bewölktem Himmel oder niedrigem Sonnenstand der Fall sein. In den Morgen- und Abendstunden oder auch den gesamten Winter über.
Unter solchen Bedingungen produzieren Solarmodule möglicherweise nicht genügend Energie, um den Bedarf an Strom zu decken, bzw. erreichen die Solarmodule nicht ihre maximale Leistung.
Das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen beschreibt, wie effektiv sie unter solchen Bedingungen arbeiten können. Bevor Sie ein Solarmodul kaufen oder Ihnen jemand ein hervorragendes Solarmodul mit gutem Schwachlichtverhalten verkaufen möchte, sollten Sie deshalb vorher ein Blick in das Datenblatt werfen.
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Ermittlung der Peakleistung
Die Peakleistung ist eine der wichtigsten Eigenschaften von Solarmodulen und wird in der Regel auf dem Datenblatt angegeben.
Die Nominalleistung eines Solarmoduls wird unter bestimmten Laborbedingungen ermittelt, bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m² und 25°C Modultemperatur. Die Leistung bei Schwachlichtbedingungen wird bei einer Einstrahlung von 200 W/m² und 800 W/m² gemessen.
Warum ist Schwachlichtverhalten wichtig?
Solarmodule werden oft in Umgebungen eingesetzt, in denen die Lichtbedingungen nicht immer ideal sind, wie in nördlichen Regionen oder an bewölkten Tagen. In Deutschland gibt es viele Tage im Jahr, an denen es aufgrund der Jahreszeit und Witterungsbedingungen wenig Sonnenstunden gibt. Eine gute Schwachlichtleistung ist daher wichtig, um sicherzustellen, dass Solarmodule auch bei wenig Licht eine ausreichende Menge an Strom produzieren können.
Wie wird Schwachlichtverhalten gemessen?
Die Leistung von Solarmodulen wird bei bestimmten Einstrahlungsbedingungen gemessen. Die Peakleistung eines Moduls wird bei einer Einstrahlung von 1.000 W/m² und 25°C Modultemperatur standardisiert ermittelt. Die Leistung bei Schwachlicht wird bei einer Einstrahlung von 200 W/m² oder 800 W/m² gemessen.
Einstrahlleistung in Deutschland
Die Einstrahlleistung hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel der Jahreszeit, der Tageszeit und der Wetterlage. Im Winter erreicht man in Deutschland im Schnitt nur etwa 30% der maximalen Modulleistung. Bei klarem Himmel beträgt die Einstrahlung bereits nur noch 300-500 W/m², bei bewölktem Himmel sogar nur 50-150 W/m². Diese Werte zeigen, dass eine mittlere Bewölkung einen starken Einfluss auf die Einstrahlleistung hat.
Die Einstrahlleistung in Deutschland variiert je nach Witterungsbedingungen und Jahreszeit. Im Winter erreicht man nur etwa 30% der maximalen Modulleistung. Bei klarem Himmel kann man im Sommer mit 600-1.000 W/m² Einstrahlleistung rechnen, bei leichter bis mittlerer Bewölkung etwa die Hälfte mit 300-600 W/m² und bei bedecktem Himmel nur 100-300 W/m². Diese Zahlen zeigen, dass bereits eine mittlere Bewölkung einen starken Einfluss auf die Einstrahlleistung hat.
Das Schwachlichtverhalten von Solarmodulen ist daher ein wichtiger Faktor für den Stromertrag in Deutschland. Ein gutes Schwachlichtverhalten bedeutet, dass ein Solarmodul auch bei wenig Licht noch eine ausreichende Menge an Strom produzieren kann.
Schwachlicht PV Modul - Kennlinien im Datenblatt
Das Datenblatt gibt Auskunft über die wichtigsten Eigenschaften eines Solarmoduls, einschließlich der Kennlinien. Die Kennlinien zeigen den Zusammenhang zwischen der Stromstärke und der Spannung des Moduls bei verschiedenen Lichtbedingungen. Eine wichtige Kennlinie ist die P-V-Kennlinie, die den Zusammenhang zwischen der Leistung und der Spannung des Moduls bei verschiedenen Lichtbedingungen zeigt. Ein guter MPP Tracker kann das Schwachlichtverhalten verbessern, indem er das Solarmodul immer auf dem Punkt des Maximums der Leistung hält.
P-V Kennlinien und MPP Tracker:
Eine weitere wichtige Kenngröße bei Solarzellen ist die sogenannte Strom-Spannungs-Kennlinie (P-V Kennlinie), die das Verhalten der Solarzelle in Abhängigkeit von der Einstrahlung und der Temperatur zeigt.
Diese Kennlinie gibt Aufschluss über die maximale Leistung, die eine Solarzelle bei einer bestimmten Einstrahlung und Temperatur abgeben kann.
Zur Optimierung der Leistungsausbeute von Solaranlagen wird häufig ein sogenannter Maximum Power Point Tracker (MPP-Tracker) eingesetzt.
Dieser sorgt dafür, dass die Solarzelle immer im Bereich ihres maximalen Leistungsoutputs betrieben wird, indem er die Arbeitspunktspannung der Zelle anpasst. Dadurch wird die maximale Leistung aus der Solarzelle extrahiert und eine höhere Energieeffizienz erreicht.
Ein MPP-Tracker besteht in der Regel aus einer Steuereinheit, einem Mikrocontroller und einem Leistungselektronik-Modul.
Die Steuereinheit überwacht die Spannungs- und Stromwerte der Solarzelle und gibt entsprechende Befehle an den Mikrocontroller. Dieser wiederum steuert das Leistungselektronik-Modul, das den Stromfluss zwischen der Solarzelle und dem Batteriespeicher regelt.
Es gibt verschiedene Arten von MPP-Trackern, darunter den Perturb-and-Observe-Algorithmus (P&O), den Incremental Conductance Algorithmus (INC) und den Fuzzy Logic Algorithmus (FLC). Jeder dieser Algorithmen hat seine eigenen Vor- und Nachteile und wird in Abhängigkeit von den spezifischen Anforderungen der Solaranlage eingesetzt.
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Auswirkung der Verschattung auf Strom und Spannung der PV Anlage
Die Verschattung von PV-Anlagen hat einen erheblichen Einfluss auf die Stromerzeugung. Wenn ein PV-Modul teilweise oder vollständig verschattet wird, führt dies zu einer signifikanten Reduzierung des Stromertrags. Lassen Sie mich erklären, wie dies geschieht.
Ein PV-Modul erzeugt elektrischen Strom, wenn es Sonnenlicht ausgesetzt ist. Dabei spielt die Einstrahlungsstärke eine Rolle, jedoch ist die erzeugte Spannung des Moduls relativ unabhängig von der Intensität des Lichts. Bereits bei einer Einstrahlung von etwa 200W/m² erreicht das Modul seine maximale Spannung.
Der Strom, der durch das Modul fließt, hängt hingegen stark von der Einstrahlung ab. Je stärker das Sonnenlicht, desto größer ist der Strom, der generiert wird. Dieser Strom fließt durch eine Reihe von Solarzellen, die im Modul in Serie geschaltet sind. Jede einzelne Zelle trägt zum Gesamtstrom bei.
Wenn ein Teil des Moduls verschattet wird, sei es durch einen Baum, eine Wolke oder Verschmutzungen, hat dies negative Auswirkungen auf den Stromfluss. Obwohl die Spannung aufgrund der verminderten Einstrahlung relativ stabil bleibt, wird der Strom, der durch die verschatteten Zellen fließt, erheblich beeinträchtigt.
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