Photovoltaik Leistungsangaben

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Leistungsangaben einer Photovoltaikanlage

Photovoltaik Leistung Messung © Ingo Bartussek, stock.adobe.com
Photovoltaik Leistung Messung © Ingo Bartussek, stock.adobe.com

Ein wesentliches Auswahl- und Gütekriterium bei Photovoltaikanlagen beziehungsweise Solarmodulen ist ja letztlich der Ertrag, der mit der Solaranlage erzielt werden kann. Beim Vergleich stößt man unweigerlich auf Angaben, über deren Aussagekraft sich streiten lässt und die bei der Bewertung der Anlage unterschiedlich wichtig sind.

Kilowatt peak

Watt peak oder Kilowatt peak – dieses Maß wird als Einheit für die Leistung einer Photovoltaikanlage genannt und gleichzeitig als Charakterisierung einer Photovoltaikanlage, die xy Kilowatt peak Leistung bringt.

Mit der sogenannten Peakleistung wird die Leistung von Solarmodulen unter den sogenannten STC (standardised test conditions, standardisierte Testbedingungen) beschrieben. Diese gehen von folgenden Bedingungen aus: 1000 Watt Solarstrahlung pro Quadratmeter bei 25° C Umgebungstemperatur und einem bestimmten Strahlungsspektrum (Air Mass 1,5).

Die Angabe Peakleistung bezieht sich auf Test-Bedingungen
Die Angabe Peakleistung bezieht sich auf Test-Bedingungen
Tipp: Die STC werden in der Realität nur selten erreicht. Die Peakleistung dient also der reinen Information oder ist geeignet für den Vergleich von verschiedenen Modulen.
Darum ist die Angabe Kilowatt-Peak nur theoretisch aussagekräftig
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Die Peakleistung einer Solaranlage hängt also von zwei Dingen ab:

  • von der Leistung der Solarmodule, die installiert wurden,
  • von der Anzahl der Module bzw. Größe der Anlage.

Daher ist die Aussagefähigkeit der Angabe Watt peak begrenzt. Die Peakleistung wird in den seltensten Fällen erreicht, kann andererseits aber auch überschritten werden. Zum Beispiel an klaren Wintertagen mit hoher Sonnenstrahlung und niedriger Zelltemperatur.

In einem Fall ist der Bezug auf Watt peak (Wp) / Kilowatt peak (kWp) auf jeden Fall sinnvoll: Zum Preisvergleich von Solarmodulen wird der Preis der Anlage auf Kilowatt peak bezogen. Dann ist schnell eine Abschätzung möglich, ob die Anlage kostengünstig ist oder nicht.

Die Angabe der Leistung in Watt peak ist umgekehrt interessant, wenn es um die notwendige Fläche geht, die man braucht, um 1 kWp Leistung zu installieren, etwa, wenn die vorhandene Dachfläche stark begrenzt ist.

Und schließlich richtet sich sowohl die Wahl des Wechselrichters nach der Peakleistung wie auch nach dem Strom- und Spannungsbereich, in dem sich der Zustand der Anlage im Betrieb befinden kann.

Pro Kilowattpeak kann mit einem Ertrag von 900 -1100 Kilowattstunden rechnen
Pro Kilowattpeak kann mit einem Ertrag von 900 -1100 Kilowattstunden rechnen

Wirkungsgrad

Der Wirkungsgrad einer Photovoltaikanlage wird entscheidend beeinflusst von zwei Faktoren:

  • Wirkungsgrad der Solarmodule
  • Wirkungsgrad des Wechselrichters
Photovoltaik: Unterschiedliche Zelltypen bieten unterschiedliche Leistungen
Photovoltaik: Unterschiedliche Zelltypen bieten unterschiedliche Leistungen
Tipp: Die Bedeutung des Wirkungsgrads des Wechselrichters kann gar nicht stark genug betont werden. Ein Wechselrichter mit schlechtem Wirkungsgrad kann die besten Wirkungsgrade der Solarmodule zunichtemachen.

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Wirkungsgrad der Solarmodule

Der Wirkungsgrad eines Solarmoduls stellt allgemein das Verhältnis zwischen dem Energieertrag und eingestrahlter Solarenergie dar. Er gibt also Antwort auf die Frage: Wie viel der zur Verfügung stehenden Sonnenenergie wird tatsächlich in Solarstrom verwandelt?

Wirkungsgrad von Solarmodulen
Wirkungsgrad von Solarmodulen

Der Wirkungsgrad von Solarmodulen ist je nach in den Modulen eingesetzter Zelltechnik sehr unterschiedlich. Auch wenn es immer wieder Berichte über neue Rekorde von 40 % beim Wirkungsgrad von Solarzellen gibt, so haben diese Erfolge in der Forschung und Entwicklung nichts mit den tatsächlich erzielbaren Wirkungsgraden von Serienprodukten zu tun.

Hier eine Tabelle mit einem groben Überblick über die durchschnittlichen Wirkungsgrade der verschiedenen Solarzellen.

durchschnittlicher Wirkungsgrad Solarzelle
18 % bis 21 % monokristalline Solarzelle
13 % bis 16 % polykristalline Zelle
6 % bis 7 % amorphe Siliziumzelle
10 % Tandemzelle
10 % bis 12 % Dünnschichtzelle (CIS)
20 % bis 25 % Dünnschichtzellen Galliumarsenid
11 % Dünnschichtzellen Cadmiumtellurid
2 % Farbstoffzelle (Grätzelzelle)

Begrenzung des Wirkungsgrads

Der Wirkungsgrad von Solarzellen, egal welcher Technologie, ist rein technologisch durch die Bandlücke der Halbleitermaterialien auf 32 bis 33 % begrenzt. Werden jedoch verschiedene Werkstoffe nach dem Prinzip der Tandemzelle kombiniert, so kann der Wirkungsgrad deutlich erhöht werden. Es gibt Berechnungen, wonach mit den sogenannten Multibandzellen ein theoretischer Wirkungsgrad von weit über 70 % erzielt werden kann.

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