Die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage ist maßgeblich für deren Ertrag, und Begriffe wie Kilowattstunde und Kilowatt-Peak sind dabei essentielle Metriken. Was jedoch bedeuten diese Kennziffern im Detail und wie helfen sie uns, die Effektivität von Solaranlagen zu beurteilen? Lassen Sie uns das Geheimnis hinter diesen Begriffen lüften.
Die Essenz der Kilowattstunde (kWh)
Die Kilowattstunde (kWh) ist eine physikalische Einheit, die den Energieverbrauch oder -output bestimmt. Sie misst die Menge an Arbeit oder Energie, die mit einer Leistung von einem Kilowatt innerhalb einer Stunde erbracht oder verbraucht wird. Mit einer Kilowattstunde Elektrizität können Sie verschiedene Aufgaben erledigen, wie etwa:
- eine Ladung Wäsche in der Waschmaschine reinigen,
- einen köstlichen Kuchen backen,
- Ihren Fernseher für sieben Stunden betreiben,
- ein Festmahl für vier Personen zubereiten,
- einen Raum mit einer Energiesparlampe für 50 Stunden beleuchten.
Der tatsächliche Energieverbrauch dieser Aktivitäiten hängt natürlich von der Effizienz Ihrer Geräte ab. Im Kontext von Solaranlagen entspricht eine Kilowattstunde der Energie, die Ihre Anlage mit einer Leistung von 1 Kilowatt in einer Stunde erzeugen kann.
Die Besonderheiten des Kilowatt-Peak (kWp)
Die Einheit Kilowatt-Peak (kWp) ist speziell für die Leistungsmessung von Photovoltaikanlagen konzipiert. Es wird verwendet, um die maximale Leistung in Kilowatt (kW) zu definieren, die eine Solaranlage liefern kann.
Elektrische Leistung wird in der Regel in Watt gemessen, wobei 1.000 Watt ein Kilowatt ausmachen. Der „Peak“-Zusatz ist nützlich, um die Leistungen verschiedener Solarmodule unter unterschiedlichen Bedingungen zu vergleichen. Um sicherzustellen, dass Solarmodule mit derselben angegebenen Leistung auch vergleichbar sind, werden sie unter sogenannten Standardtestbedingungen (STC) gemessen.
Was genau sind die Standardtestbedingungen (STC)?
Standardtestbedingungen oder STC sind einheitliche Betriebsbedingungen, die für die Messung der Nennleistung von Photovoltaikmodulen verwendet werden. Sie ermöglichen einen fairen Vergleich zwischen verschiedenen Modulen und beinhalten folgende Kriterien:
- Zelltemperatur von 25 Grad Celsius,
- Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter,
- Luftmasse (AM) von 1,5.
Trotz ihrer Anwendung werden die STC oft kritisiert, da sie unrealistische Idealbedingungen repräsentieren. Es ist daher anzunehmen, dass die tatsächliche Leistung eines Photovoltaikmoduls immer unter der Nennleistung liegen wird.
Um die tatsächlichen Betriebsbedingungen besser zu berücksichtigen, haben Fachleute den NOCT (Normal Operating Cell Temperature) entwickelt. Wie der STC wird auch der NOCT im Datenblatt des Moduls angegeben, aber er basiert auf alltäglicheren Betriebsbedingungen, darunter:
- geringe Windgeschwindigkeiten,
- Temperaturen eines frühlingshaften Tages in Mitteleuropa,
- solare Einstrahlung an einem sonnigen Sommertag im Süden,
- Zusammensetzung des solaren Spektrums nach der Filtration durch die Atmosphäre bei niedrigem Sonnenstand,
- elektrischer Leerlauf der PV-Anlage.
Andere Leistungsmaße für eine Photovoltaikanlage
Neben dem Kilowatt-Peak (kWp) gibt es noch andere Maßeinheiten, die für die Leistung einer Solaranlage verwendet werden. Diese variieren je nach Größe der Anlage:
- Watt-Peak oder Wp, wobei 1000 Wp einem kWp entsprechen.
- Megawatt-Peak oder MWp, wobei 1000 kWp einem MWp entsprechen.
- Gigawatt-Peak oder GWp, wobei eine Million kWp einem GWp entsprechen.
Stromertrag pro kWp Photovoltaik
In Deutschland erzeugt eine Solaranlage in der Regel etwa 700 bis 1000 kWh pro kWp. Der tatsächliche Ertrag hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich Standort, Verschattung und Ausrichtung der Anlage. Eine 7-kWp-Anlage, die für eine vierköpfige Familie geeignet ist, würde daher einen Ertrag von etwa 4900 bis 7000 kWh liefern.
Einflussfaktoren auf den Stromertrag von Solaranlagen
Neben der Leistungsfähigkeit der Solarmodule bestimmen noch andere Faktoren den Ertrag Ihrer Solaranlage. Dazu gehören:
- Sonneneinstrahlung: Je stärker die Sonneneinstrahlung, desto höher ist der Ertrag.
- Standort: In südlichen Regionen ist die Sonneneinstrahlung in der Regel höher als in nördlichen.
- Jahreszeit: Im Sommer sind die Tage länger, was zu mehr Sonnenstunden und damit zu einem höheren Ertrag führt.
- Tageszeit: Zur Mittagszeit ist der Ertrag am höchsten, da das Sonnenlicht dann direkt auf die Module scheint.
- Ausrichtung der Module: Eine Südausrichtung mit einer Neigung von 30° liefert in der Regel den höchsten Ertrag, wobei Abweichungen davon nur zu einer geringfügigen Reduzierung führen.
- Verschattung und Verschmutzung: Schatten oder Schmutz auf den Modulen kann den Ertrag mindern.
- Wechselrichter: Die Effizienz des Wechselrichters begrenzt den Ertrag.
- Kabelauswahl: Ein defektes oder durch Verschattung beeinträchtigtes Modul kann bei einer Reihenschaltung den Ertrag der gesamten Anlage verringern. Bei Parallelschaltung ist dieser Verlust geringer, erfordert aber eine aufwendige Verbindung aller Module mit dem Wechselrichter, was zu langen Kabeln und potenziellen Leistungsverlusten führen kann.
- Modultemperatur: Der Wirkungsgrad von Solarzellen