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Leistungsabfall von Photovoltaikanlagen

Enorme Hitze drückt den Ertrag

Die Gesamtleistung der in Deutschland installierten Photovoltaikanlagen erreicht ihr Maximum nicht an besonders heißen Sommertagen, wie es auf den ersten Blick zu vermuten wäre. Der mit zunehmender Temperatur der Module abnehmende Wirkungsgrad ist der wichtigste Grund dafür, aber nicht der einzige.

Wirkungsgrad und Modultemperatur

Der Wirkungsgrad von Solarmodulen nimmt mit zunehmender Temperatur ab. Für die am häufigsten verwendeten Module auf Siliziumbasis sinkt der Wirkungsgrad pro Grad Temperaturanstieg typischerweise um 0,35 bis 0,45 Prozent. Der genaue Wert hängt vom Modultyp ab und wird vom Hersteller als Temperaturkoeffizient im technischen Datenblatt angegeben. Entscheidend ist die Temperatur der Module selbst, nicht die der Umgebungsluft. Messungen zeigen, dass an besonders heißen Sommertagen die Abnahme des Wirkungsgrads dazu führt, dass trotz maximaler Sonneneinstrahlung die Leistung der Module geringfügig niedriger ist als an einigen sonnigen Frühlingstagen.

Leistungsrekorde im April und im Mai

Am besonders heißen Tagen wie Juni können die deutschen Photovoltaikanlagen eine Leistung von 28 Gigawatt erbringen, was mehr als einem Drittel des Stromverbrauchs entsprach. Noch höhere Leistungen von mehr als 30 Gigawatt wurden jedoch werden jedoch durchschnittlich zwischen Ende April und Ende Mai erzielt. Der niedrigere Wirkungsgrad aufgrund der extrem hohen Temperatur während der Sommersonnenwende Ende Juni ist ein wichtiger Grund für den leichten Leistungsverlust.

Möglicherweise trägt aber auch der Neigungswinkel der Photovoltaik-Module dazu bei. Längst nicht alle Solaranlagen sind durch eine Aufständerung optimal auf die Sommersonne ausgerichtet. Für eine typische Dachanlage ist der Neigungswinkel durch die Steilheit des Dachs vorgegeben. Dies führt oft dazu, dass die Module besser auf den flacheren Stand der Sonne im Frühjahr und im Herbst ausgerichtet sind. Weil aber nirgends die Neigungswinkel aller PV-Anlagen erfasst sind, lässt sich dieser Effekt nicht exakt beziffern.

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von Alexander B. aus Hövelhof

Guter Wasserdampf, schlechter Wasserdampf

Ein wenig kompliziert ist die Auswirkung der Luftfeuchtigkeit auf die Leistung der Solaranlagen. Überraschend war die Erkenntnis, dass nicht etwa ein wolkenloser blauer Himmel für maximale Leistung sorgt, sondern eine leichte Bewölkung. Also die Wetterlage, die vielleicht am einfachsten als „bayerischer Postkartenhimmel“ beschrieben wird. Die weißen Wolken streuen dabei Licht in Richtung Erde und es stellt sich heraus, dass dieser Effekt schwerer wiegt als die leichte Absorption durch die Wolken. Wenn Wasserdampf zu Wolken kondensiert, kann er also sogar die Leistung der Photovoltaik verbessern.

Wenn die Luft besonders heiß ist, kann sie aber mehr Wasserdampf aufnehmen, ohne dass dieser kondensiert. In diesem Fall wirkt der Wasserdampf ähnlich wie Nebel. Der Anteil der direkten Sonneneinstrahlung sinkt, dafür steigt der Anteil des diffusen Streulichts

Solarmodule können dieses Streulicht deutlich schlechter verwerten als direkte Einstrahlung. In Kombination mit einer hohen Luftfeuchtigkeit kann also auch eine hohe Lufttemperatur zu Leistungseinbußen führen.

Hitzeabfall: kein problematischer Effekt

Die Leistungseinbußen durch die beschriebenen Hitzeeffekte liegen insgesamt in der Größenordnung von etwa fünf Prozent. Andere durch das Wetter bedingte Leistungsschwankungen sind deutlich größer, weswegen die Hitzeeffekte für die Stromnetzbetreiber kein Problem darstellen.

Letzte Aktualisierung: 18.09.2023