Leistung, bzw. Ertrag eines Solarmodules
Leistung, bzw. Ertrag eines Solarmodules ©
Tagesertrag - Jahresertrag - Teilverschattung - Energierücklaufzeit - Wirkungsgrad - Schwachlichtverhalten - Temperaturen - Bifaciale Solarmodule - Garantien und Toleranzen
Diese Normbedingungen, vom Mess-Stand, wo der schnelle 1000 W-Flasher (Blitzlicht) ja keinerlei Materialerwärmung verursacht, gibt es in der mitteleuropäischen Praxis jedoch nur selten - meist an kühleren Tagen Ende Mai (auch Eisheilige), um die echte Mittagszeit. Entweder ist es dunkler, die Sonne steht niedriger oder im Sommer sind die Zellen schnell wärmer. Jeder Modultyp reagiert auf die unterschiedlichen Stärken und Farben des Lichts anders, so dass die effektive aktuelle Leistung oder der jährliche Ertrag zweier gleichstarker Modultypen auch unterschiedlich ausfallen kann.
Hintergrund:
auf die Außenhülle der Erdatmosphäre trifft eine relativ konstante Leistung von senkrecht einfallenden Sonnenstrahlen auf. Die übers Jahr gemittelte "Solarkonstante" liegt aktuell bei 1361 Watt pro Quadratmeter (W/m²). Sie resultiert aus dem jahreszeitlichen Min (1325) und Max (1420), aufgrund der unterschiedlichen Entfernung zur Sonne. Durchdringen die Strahlen die Atmosphäre, wird deren Leistung durch Reflexion, Streuung und Absorption reduziert, so dass bei richtig blauem Himmel mittags max. 1.000 W/m² senkrecht auf die waagrechte Erdoberfläche einfallen.
Die momentane Leistung eines Solarmodules ergibt sich also aus Helligkeit, Einstrahlwinkel, Temperatur, Zell-Art, Qualität und letztlich Ausrichtung.
Das Optimum erreicht das Solarmodul, wenn das Wetter mitspielt, an einem kühl, windigen, aber strahlenden Tag Ende Mai bis Mitte Juni um die Mittagszeit (Sommerzeit beachten). Die Leistung auf der Waagrechten liegt dann hierzulande bei ca. 1000 W/qm. Liegt das Modul auch waagrecht und hat 100 Wp, dann generiert es in diesem Moment auch ca. 100 W Leistung (also 100%). Steht das Modul aber dann optimal zur Sonne (ca. 180/20° - je nach Standort), liegt die aktuelle Leistung auch noch etwas höher (über 100% der Nennleistung!). Wird das Modul langsam wärmer, nimmt die Leistung ein wenig ab, weil die Spannung fällt. Frei aufgestellt, ist die Flächentemperatur am niedrigsten und somit die mögliche Leistung am höchsten.
Leistungsbeispiele
Bei einem so strahlend blauen Himmel treffen im Sommer um die Mittagszeit bei uns auf dem waagrechten Quadratmeter bis ca. 1000 W (= 100% der Modul-Nennleistung) auf. Sobald dieser Höchstpunkt überschritten ist, sinkt der Wert, auch wenn der Himmel immer noch ohne jegliche Trübung ist. In den hohen Bergen ist die Wahrscheinlichkeit für solche Werte höher, als in den etwas trüberen Ebenen. Meist erreicht man eher Werte um "nur" 700 - 800 W (= 70 - 80%).
Schiebt sich eine dünne Wolke leicht davor, können es auch im Hochsommer, je nach Tageszeit und Verdunkelung, schon nur noch 400 - 600 W sein (= 40 - 60%).
Ist die Sonne noch zu erkennen oder wird aus anderen Richtungen reflektiert, sind es vielleicht auch 200 - 300 W (= 20 - 30%) - wenn nicht, liegen meist nur noch 100 W vor.
Bei dunklem, tieftrüben, regnerischen Himmel kommt es fast zur Nullnummer. Weder Module, noch Kollektoren können aus diesem Licht (10 - 20 W) einen nennenswerten Nutzen ziehen (= ca 1 - 2%) - auch wenn es noch nicht wirklich dunkel ist. Daher reicht der Schein einer Lampe auch nicht aus...
Handelt es sich nicht um eine optimale Ausrichtung/Neigung zur Sonne, kann die Minderleistung, in diesem Moment, bei bis zu 50% (Nordseite) liegen, weil nicht nur die Einstrahlung geringer ist, sondern die Gläser u.U. das auftreffende Licht auch weg reflektieren.
Umgekehrt kann Reflektion von Glasflächen, Fenstern, Wasseroberflächen oder Schnee die momentane Leistung auch erhöhen! Somit kann die Spitzenleistung an einem klirrkalten, sonnigen Wintertag, in schneeweißer Umgebung durchaus sich mit einer sommerlichen Leistung messen. Allerdings nur einen Moment lang und der viel kürzere Tag bringt somit auch viel weniger Energieertrag.
Bei Montage auf einem mitlaufenden Tracker ist der Tagesertrag dann am höchsten (bis + 50%), weil fortlaufend der optimale Einstrahlwinkel von 90°ansteht. An optimalen, klaren Standorten kann der Jahresertrag sogar dreimal so hoch liegen, in Deutschland schafft man, je nach System, ca. 30 - 40% Mehrertrag. Aufgrund der heute viel geringeren Modul-Kosten und der sehr hohen Tracker-Preise lohnt sich diese Investition in aller Regel aber nicht mehr. Nur dort, wo es sehr wenig Platz gibt und es auf jede Wh ankommt oder die Kosten keine Rolle spielen.
Sehr hohe Leistungen sieht man auch, wenn an einem trüben Sommertag, mittags schnell die Wolken aufreißen und auf das noch kühle Solarmodul die plötzlich unverhüllte Sonne trifft! Erst nach einigen Minuten, wenn die Zellen sich langsam erwämen, geht die Leistung wieder etwas zurück. Bläst ein kühler Wind, bleibt sie u.U. erhalten. Vor allem bei freistehenden Modulen. Bei thermischen Kollektoren findet dieser besondere Effekt nicht statt, weil sie sich ja erst einmal aufwärmen und den Wärme-Inhalt im Kreislauf nach und nach anheben.
Als Tagesertrags-Richtwerte kann man folgendes ansetzen:
Ein optimal ausgerichtetes, unverschattetet montiertes Marken-Modul erbringt in Mittel-Europa ungefähr einen Tages-Ertrag zwischen dem 0,2 fachen (trüber, kurzer Wintertag) und dem 7-fachen (klarer, langer, aber möglichst kühler Tag im Juni) seiner angegeben Nenn-Leistung. Das bedeutet, ein 100 Wp-Solarmodul erzeugt zwischen 20 Wh und 700 Wh Strom (20 - 700%) an einem Tag. Im Süden Europas sind diese Werte meist etwas besser und im Norden schlechter. Während an klaren, sonnigen Sommertagen zwischen Nord und Süd nur wenig Unterschied besteht, sind die Gegensätze im Winter um so krasser. Dies liegt daran, dass im Norden die Sommertage viel länger und die Wintertage erheblich kürzer sind und die Sonne dann dort kaum über den Horizont kommt.
Jahreserträge liegen bei ca. 0,65 - 1,3 kWh je Wp Modulleistung
In netzgekoppelten Solarstrom-Anlagen steht diese gesamte erzeugte Energiemenge zur Verfügung. Die heute geringen Verluste an modernen Wechselrichters (2 - 8%) sind schon berücksichtigt.
In Inselanlagen kann man aber in der Regel nicht so hohe Erträge erzielen, wegen der oben beschriebenen Lade-Technik und weil die dort notwendigen Batterien häufig zum Mittag voll sind, bzw. bei Nicht-Verbrauch auch keine Nutzung des Solarstromes erfolgt. Hier darf man auch die Verluste bei Ladung, Entladung, Lagerung und evtl. Transformation nicht übersehen. Daher liegen die wirklich nutzbaren Tageserträge unter den o. g. Werten.
Modernste Solarmodule haben meist keine Minus-Toleranzen mehr und hochwertige Solarladeregler oder Netz-Wechselrichter bringen heute bessere Wirkungsgrade (um 98%). Somit können die o.g. Werte mittlerweile (2020) nochmals um 10% höher liegen. Frei aufgestellte, bifaciale Solarmodule, die auf Vorder- und Rückseite Energie erzeugen können, bringen höhere Tageswerte, weil morgens/abends früher/länger (von hinten) Strom erzeugt wird.
Das beste Solarmodul wird mit schlechtem Regler oder Wechselrichter seine Möglichkeiten genauso wenig ausspielen können, wie Spitzengeräte nicht mehr aus einem schlecht aufgestellten Billig-Modul heraus zaubern.
Einer unserer langjährigen Lieferanten, von Solarmodulen und Solarladereglern, SUNWARE hat einen Modul-Ertragsrechner für Europa entwickelt und in seiner Internet-Seite eingebaut. Zu beachten ist dabei, dass von einer waagrechten Montage ausgegangen wurde - weil üblich bei mobilen Anwendungen und Verluste bei Ladung, u.s.w. nicht berücksichtigt sind. Dennoch eine hilfreiche Sache, um den Unterschied zwischen Sommer und Winter und den Regionen besser zu erkennen: https://de.sunware.solar/auslegung/tagesertraege
In unseren eigenen Simulationen (zur Ertragsberechnung von Netz -oder Inselanlagen) arbeiteten wir natürlich mit aufwändigeren Programmen und Erfahrungswerten, um somit sehr realistisch Werte zu prognostizieren. Heute ist das aber kaum noch ein Thema. Für Interessenten, denen wir erst aufwändig "belegen" müssen, dass sich eine solche Investition ökologisch, wie ökonomisch, praktisch immer lohnt, müssen wir heute ziehen lassen - Zeit und Energie fehlen dafür und sind nach 30 Jahren und hunderttausendfacher Erfahrung einfach nicht mehr nötig!
Es kommt bei den tatsächlichen Tages- oder Jahreserträgen auch auf die Modul- bzw. Zell-Qualität an.
Hochwertige, preisintensivere Solarmodule können daher häufig mehr und vor allem länger "ernten" als ihre Billig-Konkurrenz. Mit der Zellart hat das aber erst einmal nicht unbedingt etwas zu tun. Wo 100 Wp drauf steht, sind grundsätzlich auch 100 Wp drin - egal welcher Wirkungsgrad oder welches Zellmaterial verwendet wurde. Der Flächenbedarf ist nur unterschiedlich.
Der Verkäufer von reiner Billigware wird das sicherlich anders angeben. Ob es sich wirtschaftlich lohnt, kommt auf den Einzelfall an. Wo wenig gute Fläche vorhanden, aber viel Ertrag gefordert ist, lohnt es sich auf alle Fälle, auf wirkungsgradstarke Module zu setzen!
(Teil-)Verschattung reduziert die Leistung!
Um das zu vermeiden, haben Solarmodule mehrere Bypass-Dioden und die Zellen sind bei manchen Typen waagrecht und bei Anderen senkrecht verschaltet. Entsprechend unterschiedlich wirkt sich das Ergebnis dann, bei Verschattung verschiedener Zellen aus. Bei netzgekoppelten Solar-Generatoren kann man mittlerweile, durch sogenannte Modul-Optimierer, diesen Effekt auf die weiter in Reihe angeschlossenen Module, vermeiden. Seit einiger Zeit haben Anbieter, wie z.B.SMA, in ihren Wechselrichtern eine Software integriert, die hierauf eingeht und die MPP-Spannung anhebt, um die Verluste durch das (teil-)verschattete Modul weitgehend aufzufangen.
Beispielhafte Mess-Ergebnisse gibt es z.B. hier:
https://photovoltaikbuero.de/pv-know-how-blog/teilverschattung-bei-solarmodulen-messungen/
Ein erster deutscher Hersteller bietet nun ein besonderes Solarmodul an, das zu jeder Zelle eine Bypass-Diode erhält. Dadurch verliert das Modul dann nur die Leistung, die durch die jeweilige, verschattete Zelle abgedeckt wird. D.h. u.U. kann ein verschattetes Modul immer noch 98% seiner Leistung bringen! Natürlich kostet so ein Modul dann auch annähernd das Doppelte und hat meist lange Lieferzeiten. Für ein großes Dach, bzw. eine größere Anlage sicherlich nicht der richtige Ansatz. Aber für eine kleine Insel- oder Mini-Netz-Anlage, die zeitweise verschattet wird, u.U. eine Überlegung wert - solange der Preis noch im Rahmen bleibt! Mittlerweile vielleicht nicht mehr...
Wird´s aber zu doll, ist der Einsatzort einfach nicht der Richtige. Denn Licht wird benötigt. Zaubern kann kein Modul!! Gleichzeitig lassen die Rückmeldungen erahnen, dass Interessierte die Verhältnismäßigkeit nicht verstehen wollen. Wenn auf einem Balkon keine oder kaum Sonne landet oder ein WoMo immer unter Bäumen parkt, dann nutzt die Montage eines solchen, viel teureren Solarmodules weder der Brieftasche, noch der Umwelt. Wo keine Energie drin, kann auch Keine herausgeholt werden. Das ist genauso unsinnig, wie Windräder für Schwachwinde!
Bei so einem Extrem wie links abgebildet, bringt das auch nicht mehr viel. Das Netz bedeckt ja praktisch jede Zelle und die Stange gibt dem Modul den Rest. So steil aufgestellt hat dann ein 100 Wp-Solarmodul, selbst am sonnigen Mittagshimmel des Mittelmeeres wohl kaum noch 30 W Leistung...
Die Modul-Temperatur nimmt nicht nur starken Einfluss auf die Leistung, sondern muss auch bei der Auswahl des Wechselrichters oder Solarladereglers berücksichtigt werden!
Denn die Spannung V steigt bei Kälte und nimmt bei Wärme ab. Mutlipliziert mit dem fließenden Strom A steigt oder fällt also die Leistung W. Die Nenn-Werte eines Solarmodules werden bei 25° ermittelt. Die meisten Module haben einen Leistungs-Temperaturkoeffizient von ca. 0,2 - 0,5% je Grad über 25°C. Das bedeutet im Hochsommer, bei Modul-Temperaturen von über 70°C, wird alleine durch den Temperatur-Anstieg, die Leistung u. U. um 25% reduziert! Schwarze Module und Indachanlagen haben noch höhere Verluste, weil die Temperaturen noch höher liegen. Optimal sind helle Module und frei aufgeständerte Bodenanlagen. Bei Anwendungen in ganzjährig sehr warmen Gegenden, versuchen wir Module mit niedrigerem Koeffizient auszuwählen. Manche Anbieter tun so, als ob spezielle Techniken diese natürlich bedingten Verluste vermeiden könnten. Dem ist nicht so! Lediglich eine Reduzierung der Verluste um einige Prozent ist möglich!
Zum Einen liegt dies an den o. g. Einflüssen (Solarstrahlung, Temperatur, Toleranz, Kabelweg), aber eben auch an Batteriespannung und aktuellem Lade-Programm im Solarladeregler. Da die Batterie nicht überladen, sondern möglichst schonend geladen werden soll, kann es passieren, dass ein Regler auch am hellichten Mittag schon "zu" macht, obwohl die Batterie noch nicht "randvoll" ist. Realistische, gute Werte liegen um 70%, also z.B. 70 W bei einem 100 Wp-Modul. Angezeigt werden dann bei 13 V Spannung ca. 5,4 A Strom.
Kein Anbieter wird Negatives schreiben wie: "durchschnittliches, lichtschwaches Modul mit schlechten elektrischen Eigenschaften, zu hohes Gewicht, schneller Leistungsabfall, kurze Lebensdauer, schlechte Anschlussdose, billiger Rahmen, hässliche Optik" - Nein, man liest bei allen genau das Gegenteil: "hoher Wirkungsgrad, optimierte Leistung, tolles Design, geringes Gewicht, leichter Anschluss, lange Lebensdauer, stabiler Rahmen, speziell für netzgekoppelte Anlagen, Hightech, u.s.w."
Das ist leider nur Standard-Blabla, entscheidend sind ganz alleine die Daten!
Die Energie-Rücklaufzeiten von Solarmodulen haben sich immer mehr verkürzt.
Sie lagen nach der Jahrtausend-Wende noch um ca. 3 Jahre. D.h., nach Jahren durchschnittlicher Betriebszeit hat das Solarmodul soviel Energie erzeugt, wie zu seiner Herstellung nötig war. Laien und Skeptiker meinen das wäre lang/viel und damit in Wahrheit unökologisch. Diese Desinformierten vergessen dabei aber drei entscheidende Unterschie:
- auch jeder andere Generator hat nicht nur viel oder gar mehr Herstellungsenergie benötigt, sondern braucht im Betrieb immer weiter Energie!
- heutzutage ist diese Energiebedarf viel geringer und die Rücklaufzeit damit kürzer!
- engagierte, europäische oder deutsche Hersteller nutzen ÖkoStrom oder gar ihren eigenen Solarstrom!
Je nach Technik, Material, Hersteller und auch abhängig von den Standort-Bedingungen(!), sind es in der Regel nur 1 bis 2 Jahr(e). Evergreen hatte vor Jahren mit seiner StringRibbon-Technik, die in Deutschland von Sovello fortgeführt wurde, sogar Zeiten von knapp unter einem Jahr erreicht. Auch REC Solar erreichte schon 2010 Werte um 1 Jahr - je nach Standort. Nachvollziehbar ist diese Entwicklung durch die gesteigerten Wirkungsgrade, trotz geringeren Materialeinsatzes (Module sind heute viel leichter als früher, wegen schmaleren Rahmen). Der Trend geht aber weiter. Bald hatten große Poly-Module ihre Energie an guten Standorten durchaus in 6 Monaten wieder herein geholt. Nicht vergessen darf man dabei auch, dass sich die meisten Materialien sehr einfach trennen und wieder verwenden lassen. Leider verlieren Poly-Zellen z. Zt. auch an Bedeutung und somit liegt die Rücklaufzeit wieder höher, da fast nur noch Mono-Zellen verarbeitet werden. Berücksichtigt man dann noch die weiten Transportwege und das schlechte Umwelt-Management liegen manche China-Solarmodule heute sicherlich wieder bei ca. 3 Jahren, während die meisten deutschen Solarmodule unter 2 Jahre liegen. Das ISE gibt 2022 nun einen Durchschnittswert von 1,3 Jahren an - für Mono-Module. https://www.dgs.de/news/en-detail/030622-solarmodule-nur-1,3-jahre-reichen/
Letztlich ist entscheidend, wieviel Energie ein Solarmodul im Laufe seines langen Lebens (30 - 40 Jahre) erzeugt.
Hier liegen die Werte dann ungefähr beim 5 bis 25-fachen! Das bedeutet ungefähr, dass ein 300 Wp-Solarmodul, in seinem langen Leben ca. 1.500 bis 10.000 kWh Energie erzeugt. Optimal ausgerichtete Solarmodule, in einer netzgekoppelten Anlage in Südeuropa, erzeugen in ihrem langen Solar-Leben mehr Energie, als in Hamburg. Module in einer Inselanlage, die nur im Sommer genutzt wird, erzeugen noch weniger. Spezialmodule, bei mobilen Anwedungen, die nicht ständig genutzt werden und u.U. auch in Räumen stehen/liegen, amortisieren sich manchmal nie...
Dennoch ist es in den allermeisten Fällen immer noch besser als Rohstoffe zu verbrennen, um daraus Strom zu erzeugen!
Generatoren/Reaktoren für Öl, Gas, Kohle oder Atom benötigen nicht nur eine riesige Herstellungs-Energie, sondern im Betrieb permanent Brennstoff und verschmutzen dabei entweder direkt die Umwelt oder sorgen für Altlasten und viel Müll für die nächsten Generationen und Jahrhunderte.
Siehe auch Sinnloses, Halbwahrheiten und Lügen
Garantien und Toleranzen von Solarmodulen
Für alle Module gibt es unterschiedliche fertigungsbedingte Leistungs-Toleranzen (+/- 0 bis 10%) und Leistungsgarantien (3 - 26 Jahre auf 70 - 90% der Nennleistung). Während ersteres nicht unerheblich ist (wer will schon für weniger Leistung mehr bezahlen müssen?), ist letzteres mehr ein Werbegag. In den Neunziger Jahren waren 10 Jahre Leistungsgarantie üblich, doch dann überboten die Hersteller sich gegenseitig um ein paar Jahre, steigerten dies (bis auf eine Ausnahme) auf 25 Jahre und schränkten u.U. gleichzeitig die Haftung ein. Heute haben Einige diese Garantie wieder auf 20 Jahre reduziert.
Fakt ist: aufgrund kaum vorhandener Verschleißteile gibt es eigentlich keinen Grund, warum ein gut gefertigtes Modul in 30 - 40 Jahren nicht immer noch eine Menge Strom produzieren soll. Sicher nimmt die Leistung aufgrund Alterung, Verschmutzung und Kratzern auf der Oberfläche ab, aber arbeiten werden sie immer. Das wollen manche Kunden nicht glauben, denn "es fehle die Erfahrung". Bei anderen Anbietern mag dies vielleicht stimmen, doch wir haben nicht nur 1988 unser erstes Solarex-Modul installiert, sondern bereits viele Module im Einsatz die schon 20 Jahre auf dem Buckel haben und damals war die Qualität wirklich noch nicht so gut wie heute. In Deutschland gibt es nicht nur kleine, sondern auch zahlreiche Groß-Anlagen, die jetzt ca. 25 Jahre alt sind und diese bringen immer noch ähnliche Erträge wie damals.
Aufgrund der gesetzlichen Änderung liegt die Produkt-Garantie (Gewährleistung) in Deutschland jetzt bei mindestens 2 Jahren, Viele geben 5 und Manche sogar bis zu 20 Jahre.
Aber was nutzt die längste Garantie, wenn der Hersteller/Verkäufer nach ein paar Jahren nicht mehr da ist?...
Dieser Satz steht bei uns schon seit 18 Jahren und war anfangs eher provokativ gemeint. Aber die Erfahrungen nach Fukushima und Merkels unüberdachter "Energierwende", als in wenigen Jahren mehr als die Hälfte der Solarmodul-Hersteller, Großhändler und auch Installateure in Konkurs ging, gaben uns mehr als nur Recht - leider....
Die Höhe, bzw. Länge einer solchen Angabe kann man unterschiedlich betrachten: einerseits macht es einen tollen Eindruck wenn ein Hersteller solche Garantien gibt ("lebenslang"). Andererseits wird manchmal auch zu Recht argumentiert, dass nur Derjenige, der "es nötig hat", mit solchen unüberschaubaren Zeiträumen arbeiten muss und qualitativ hochwertige Hersteller bei ihren "kleinen Garantiezeiten" bleiben und dennoch sicher sind, dass die Module in 5 oder 10 Jahren keinen Ärger bereiten. Dazu gehören z.B. die beiden japanischen Marken-Hersteller Panasonic und Sharp.
Früher lagen die fertigungsbedingten Toleranzen nicht unbedingt höher, aber man verkaufte ein Modul nur unter einem Namen mit einer Leistungsabgabe. Heute machen sich viele die Mühe, prüfen die Module genauer (mit Flasher) und verkaufen sie in unterschiedlichen Leistungsgrößen z.T. zu angepassten Watt-Preisen (siehe oben). Dadurch sind die angegebenen Toleranzen meist gesunken. Eine angegebene Toleranz von +/- 5% ist sicherlich akzeptabel, aber die meisten seriösen Hersteller liegen heutzutage eher um die tatsächliche Nennleistung herum und geben daher für Ihre Module "- 0" an, die dann auch tatsächlich ohne Minus-Toleranz gefertigt werden. Dauerhaft ist das für eine ganze Serie oft aber nicht zu realisieren, weil zeitweise das Vormaterial (Zellen) von verschiedenen Zulieferern zugekauft wird. Daher wird z.B. ein 330 Watt-Modul oft auch mit 325 und 335 Wp verkauft, mit kleinen Preis-Unterschieden. Wer die kleineren Leistungen wählt, hat in aller Regel dann einen Vorteil. Nicht nur der Preis ist geringer, sondern das Modul hat meist eine deutluche Plus-Toleranz!
Beispiel: ein 325er geht dann bis 329,99 Wp, weil erst ab 3330 Wp die nächste Stufe gilt. Ein 335er hat dagegen meist nur sehr wenig über 335 Wp - bis die nächste, optimierte Zell-Generation kommt...
Bei Kleinmodulen aus dem Freizeitbereich muss man sich dagegen manchmal immer noch mit +/-5% abfinden und eher mit dem Minuswert rechnen.
Wird ein Modul über verschiedene OEM-Markenvertreiber angeboten, werden z.T. unterschiedliche Leistungen, Toleranzen und Garantiezeiten zu unterschiedlichen Preisen verkauft. Hier muss man genau aufpassen. Schon häufiger sahen wir im Netz einen Anbieter mit Typ X 250 Wp-Modulen und darunter der kleine Vermerk "240 Wp"...
Viele kaufen oder verkaufen nur nach Wirkungsgrad.
Hier wird jedoch gerne Unsinn erzählt. Ein Wirkungsgrad gibt nur an, wie viel Prozent, der auf dieser Fläche eingestrahlten Sonnen-Energie, in Strom umgewandelt werden kann. Gerne wird dann der Zell-Wirkungsgrad genannt, der heute, je nach Zellart, über 30 oder gar 40% (im Labor) erreichen kann. Die Zellen von Standardmodulen kommen bisher auf allerhöchstens 25%, sehr gut sind schon 20%. Dann müssen diese Zellen jedoch, teilweise mit Abstand zu einem Modul zusammen geschaltet, die Toleranz berücksichtigt werden und sie bekommen einen Rahmen. Die Fläche wird also größer.
Dieser Modul-Wirkungsgrad liegt dann meist "nur noch" knapp über 20%! Die Masse der Module (egal ob poly oder mono) haben somit heute meist 16 - 22%. Ganz neu gibt es bifaciale Module, die das Licht von beiden Seiten auffangen können und somit, bei guten Freiaufstellungen und hellen Untergründen (Schnee), den Wirkungsgrad um einige Prozentpunkte erhöhen können.
Amorphe oder andere Zell-Sondervarianten liegen zwischen ca. 6 und 12% und verlieren immer mehr an Bedeutung, zumal sie nicht immer so lange haltbar sind und praktisch kaum Preisvorteile haben. Nebenbei entpuppen sie sich manchmal als Sondermüll und relativ kurzlebig.
Manchmal liest man auch, das im Winter der Wirkungsgrad geringer sei. Auch hier ist eher das Gegenteil der Fall. Aufgrund von größerer Entfernung, niedrigerem Sonnenstand und häufiger Eintrübung ist die auftreffende Solarstrahlung nur viel geringer. Kommen statt 1000 W nur 200 W auf dem Quadratmeter an, ist die Leistung auch entsprechend niedriger. Da es dafür kälter ist, holt manches Modul im Verhältnis zu Sommertagen sogar etwas mehr raus. Nur bestimmtes Zellmaterial hat dann auch tatsächlich einen etwas geringeren Wirkungsgrad.
Wirkungsgradschwache Module sind aber grundsätzlich nicht schlechter, sondern benötigen einfach nur etwas mehr Platz für die gleiche Leistung, sowie es auch Motoren gibt die klein und dennoch leistungsstark sind und andere sind halt größer. Da auf einem waagrechten Quadratmeter (oder beim Flashertest im Labor) in der Spitze 1000 W Solarstrahlung ankommen, erreichen heute Solarmodule mit 10 - 25% Wirkungsgrad 100 bis 250 Wp Modu- bzw. Nennleistung. Daraus ergeben sich für eine Anlage mit 1 kWp (1000 W) ca. 4 - 10 qm Fläche.
Um hier die Werte zu verbessern, arbeiten die meisten Hersteller an neuen Schmelz- , Säge- und Anordnungsverfahren. Wo früher Lücken waren, liegen heute meist Zellen, bei der neuen Schindeltechnik überlappen sie sich sogar.
Manches Modul hat zwischenzeitlich aber evtl. sogar einen geringeren Wirkungsgrad als vor ein paar Jahren, weil mancher Hersteller mal einen stärkeren, dickeren Rahmen nimmt und somit der Platzbedarf vergrößert ist - dafür gibt es aber auch mehr Stabilität!
Auch schwarze Solarmodule haben, wegen der höheren Flächentemperatur, meist einen geringeren Wirkungsgrad, obwohl bestes Zellmaterial.
Das bedeutet: wo 100 Watt drauf steht, sind auch normalerweise 100 Watt drin - außer bei Billig-Importen.
Deshalb ist also ein wirkungsgradstärkeres Modul mit der gleichen Nennleistung erst einmal nicht besser, als ein anderes. Wer z.B. nur diese 100 W benötigt und genug Platz hat, kommt somit u.U. mit einem günstigeren Modul besser weg. Auf der anderen Seite kann man natürlich sagen, dass gerade die sehr wirkungsgradstarken Module von (früher BP- Saturn, Sanyo, heute Panasonic, BenQ und LG) bei den tatsächlichen Tages- oder Jahreserträgen meist die Nase vorn haben. Dies liegt an der Lichtempfindlichkeit der verwendeten Zellen, Plus-Toleranzen, geringem Temperatur-Koeffizient und evtl. Rückseiten-Erträge - auch bei nicht so optimalen Bedingungen. Die Preise liegen aber auch bedeutend höher.
Wer besonderen Wert auf Garantien und Sicherheiten legt und dann doch ein "Chop Suey"-Modul über "Elektro-Billigheimer" bei "Solar-Container-Consult Ltd." kauft, hat irgend etwas nicht richtig verstanden...
Schwachlicht-Verhalten - ein teuer erkaufter Mehrertrag
Auch heute noch wird immer wieder gerne von (fast jedem Solarmodul-Hersteller) einem besonders guten Schwachlicht-Verhalten gesprochen und mancher Kunde ist auch bereit dafür dann das Doppelte bis Dreifache zu zahlen. Nicht wirklich clever...
Selbstverständlich sind höherwertige Solarmodule, mit sensiblen Zellen und hohem Wirkungsgrad, in der Lage, bei geringerer Strahlung mehr Energie zu liefern, als Billig-Ware. Allerdings wird, genauso wie beim Schwachwind, völlig außer Acht gelassen, wie wenig (!) Energie denn in so einem lauen Lüftchen oder eben diffuser Helligkeit noch vorhanden ist! Nämlich fast nichts!
Selbst wenn ein Modul in der Lage wäre 20% mehr Leistung zu bringen (eher sind es nur 3 - 5%) , dann ist das bei Schwachlicht (also nur noch 10 - 20 % der max. Helligkeit) nicht mal mehr 10 - 20 % der Nennleistung. D.h. bei einem 100 Wp-Modul würde in dieser Situation nun anstelle von nur noch ca. 5 - 18 W, dann 0,5 - 1,5 W mehr anstehen. Das ist im Vergleich zu den sonstigen Werten, bei Sonnenschein, ein recht nutzloser Witz, mit dem man eigentlich nicht kalkulieren sollte.
Die Mehrkosten hierfür steckt man dann besser in bessere Regelung, Batterien, sparsamere Wechselrichter, mehr Modulleistung oder eben dann in einen passenden Notstromer zur Nachladung - wenn es mal knapp wird.
Ist es dennoch aus irgendwelchen Gründen wichtig, aus energie-schwachem Licht so viel heraus zu holen wie möglich, achtete man früher auf die kaum noch verbreitete Dünnschicht-Technik bei Cadmiumtellurid (CdTe)-Modulen. Wir bieten das aber nicht an. Recht gut schneiden Module mit HIT-Zellen ab. Diese wurden einmal von Sanyo entwickelt, Panasonic übernahm dann und nach deren Solar-Ausstieg in 2021gibt es die Deutsch-Schweizer Meyer Burger oder REC Alpha-Linie.
Fazit:
gute namhafte Solarmodule aus Deutschland, Europa oder Japan dürfen ruhig mehr kosten, weil sie einfach besser sind. Die Unterschiede zu billigen China-Modulen können in 2022 beim Dreifachen liegen. Für Schein-Argumente wie "mehr Leistung bei Schwachlicht" sollte man aber heutzutage nicht mehr zahlen. Ist der Standort wirklich so sonnenarm, sollte man dann dort eher die Solartechnik sein lassen...
Bifaciale Solarmodule
können dagegen wirklich viel mehr bringen - wenn sie entsprechend montiert werden!
Auf einem typischen Schrägdach ist das eher nicht der Fall. Hängen diese Module jedoch an einem Mast oder werden am Boden, bzw. auf einem Flachdach frei aufgeständert oder an einer Fassade abgeständert, dann kann u.U. zusätzliches Licht von hinten auf die Rückseite auftreffen und mehr Energie generieren. Besonders wirkungsvoll ist das in der Nähe von reflektierenden Wasser, Schnee oder Fensterscheiben (Albedo).
Am Wirkungsvollsten ist das am Vor- oder Nachmittag langer, sonniger Sommertage (Mai - Juli). Hier kann der Mehrertrag dann bei bis zu 30% liegen!
Pauschal sprechen einige Anbieter von 15% in jeder Montage-Situation. Diese Behauptung ist jedoch falsch! Wo kein Licht auf die Zell-Rückseite fallen kann (Schrägdach), kann auch kaum Mehrertrag erzielt werden.
Wir hatten hierfür gerne die Solarmodule von LG Solar genommen. Doch nach deren Rückzug vom Solarmarkt Anfang 2022 hat sich das Angebot wieder ausgedünnt. Aktuell haben wir aber Zugriff auf hochwertige bifaciale Module von Meyer Burger!
Da diese Technik vorrangig mit Doppelglas-Modulen verbaut wird, ergibt sich auch eine längere Haltbarkeit, als bei normalen Modulen mit Rückseiten-Folien.