Leistungstoleranz bei Solarmodulen

Die Angaben der Modulhersteller zur Nennleistung ihrer Module sind mit nicht vermeidbaren Unsicherheiten behaftet. Daher enthalten die Datenblätter der Photovoltaik-Module grundsätzlich auch Angaben zur maximal möglichen Abweichung der tatsächlichen Modulleistung von der angegebenen. Diese Kenngröße beschreibt die Leistungstoleranz.

Die Leistung eines einzelnen Photovoltaik-Moduls kann von der mittleren Leistung der Module aus derselben Charge sowohl nach oben als auch nach unten abweichen. Üblich war es daher, den Mittelwert als Nennleistung (kW_p) anzugeben und die möglichen Abweichungen nach oben oder nach unten als Leistungstoleranz zu werten.

Anfangs war das Toleranzintervall relativ groß, mögliche Abweichungen von etwa fünf Prozent in beide Richtungen waren möglich. Später konnte die positive wie auch die negative Leistungstoleranz durch verbesserte Produktions- und Messverfahren auf typischerweise drei Prozent gesenkt werden.

Heute sind die Toleranzen bei hochwertigen Solarmodulen so gering, dass Hersteller vermehrt dazu übergehen, die untere Grenze des Intervalls als Nennleistung anzugeben. Abweichungen davon sind nur noch nach oben möglich. Inhaltlich ändert sich dadurch nichts. 170 Watt mit einer möglichen Abweichung um vier Watt nach oben oder 172 Watt mit möglichen Abweichungen von zwei Watt in beide Richtungen - das ergibt keinen Unterschied. Aus Marketingsicht bietet dieses neue Vorgehen den Herstellern den Vorteil, die Nennleistung garantieren zu können.

Längst nicht die gesamte angegebene Leistungstoleranz beruht tatsächlich auf Fertigungstoleranzen. Ein großer Teil der Toleranz ist auf Ungenauigkeiten bei der Leistungsmessung zurückzuführen. Fertigungstoleranzen treten in nennenswerter Größe heute nur noch bei der Herstellung des Siliziums auf. Die mikroskopische Struktur multikristalliner Zellen ist nicht immer identisch, was zu Leistungsschwankungen führen kann.

Mit größeren Unsicherheiten ist die Messung der Leistung behaftet. Wie bei jeder Messung treten Messungenauigkeiten auf, die beispielsweise durch die Ungenauigkeit der Messgeräte verursacht werden. Aber in diesem speziellen Fall kommt erschwerend hinzu, dass die standardisierten Messbedingungen zunächst hergestellt werden müssen, wozu zum Beispiel ein spezieller Strahler benötigt wird, der als künstliche Sonne fungiert.

Dieser Strahler muss nicht nur eine exakt definierte Leistung aufweisen, sondern auch eine exakt definierte spektrale Lichtverteilung. Die Präzision dieses Strahlers beeinflusst die Messgenauigkeit - und damit die angegebene Leistungstoleranz – empfindlich, obwohl sie die Qualität der Photovoltaik-Module nicht beeinträchtigt.

Wie sich die geringere Leistung eines Solarmoduls auf den Gesamtertrag auswirkt, hängt von der Schaltung der Photovoltaikanlage ab. Handelt es sich um eine Reihenschaltung, fließt durch alle Module dieselbe Stromstärke. Das leistungsschwächste Modul bestimmt daher die Leistung der Solaranlage. Dies ist der Grund dafür, warum in Reihe geschaltete Anlagen einen geringeren Ertrag erzielen.

Im Fall einer Parallelschaltung tritt dieser Effekt nicht auf. Ein schwächeres Modul leistet hier zwar auch weniger, bremst aber die übrigen Module nicht aus. Dennoch rechnet sich eine Parallelschaltung nicht immer, da die Kosten deutlich höher sind.

Eine niedrige Leistungstoleranz ist ein Hinweis auf einen qualitativ hochwertigen Produktionsprozess und damit ein wichtiges Qualitätsmerkmal. Werden die PV-Module in Reihe geschaltet, zahlt sich eine geringe Leistungstoleranz auch unmittelbar aus: Weicht ein Modul um drei Prozent nach unten ab, sinkt der Ertrag der gesamten Photovoltaikanlage entsprechend. Drei Prozent weniger Einnahmen während der gesamten Lebensdauer der Anlage schmälern die Rendite erheblich!