Die Auswirkungen der Temperatur auf Solarpaneele: Wie Sie Ihre Produktion trotz Wärme optimieren können

Verstehen, wie sich die Temperatur auf Ihre Solarmodule auswirkt

Entgegen der landläufigen Meinung mögen Photovoltaikmodule Hitze nicht besonders. Sonneneinstrahlung ist zwar notwendig, um Strom zu erzeugen, aber hohe Temperaturen können paradoxerweise die Leistung Ihrer Anlage erheblich beeinträchtigen. Da in immer mehr Regionen Hitzeperioden auftreten, ist es wichtig, dieses Phänomen zu verstehen, um die Energieproduktion Ihrer Solaranlage zu optimieren.

In diesem Artikel analysieren wir die Auswirkungen der Temperatur auf die Leistung von Solarmodulen im Detail, erläutern die Standardtestbedingungen (STC), die in der Branche als Referenz dienen, und schlagen konkrete Lösungen vor, um diese Verluste zu begrenzen und Ihre Stromerzeugung zu maximieren, selbst in den heißesten Perioden.

"Solarmodule sind wie Sportler: Sie brauchen die Sonne, um Leistung zu bringen, aber zu hohe Temperaturen beeinträchtigen ihre Leistung."

STC-Bedingungen: der Maßstab für die Messung der Nennleistung

Wenn Sie ein Solarmodul kaufen, wird seine Leistung immer in Watt peak (Wp) angegeben, wie z. B. die auf unserer Website erhältlichen Shinson N3-TOPCon 450 Wp Bifacial-Paneele. Diese Leistung stellt die maximale Produktionskapazität des Moduls unter Standardtestbedingungen (STC) dar, die wie folgt lauten:

• Eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m²
• Eine Zelltemperatur von 25°C
• Ein Sonnenspektrum AM 1.5 (Air Mass)
• .

Diese idealen Bedingungen dienen als Referenz, um die verschiedenen Modulmodelle auf dem Markt zu vergleichen. Sie entsprechen jedoch selten der Realität vor Ort, insbesondere was die Temperatur betrifft.

NOCT: eine realitätsnähere Messung

Um eine realistischere Vorstellung von der Leistung der Module unter normalen Nutzungsbedingungen zu erhalten, geben die Hersteller manchmal auch den NOCT-Wert (Nominal Operating Cell Temperature) an, der die Temperatur darstellt, die die Zelle unter den folgenden Bedingungen erreichen würde:

• Eine Sonneneinstrahlung von 800 W/m²
• Eine Umgebungstemperatur von 20°C
• Eine Windgeschwindigkeit von 1 m/s
• .

Bei den meisten Photovoltaikmodulen liegt die NOCT normalerweise zwischen 45°C und 48°C, was bedeutet, dass die Zelltemperatur selbst bei einer moderaten Umgebungstemperatur von 20°C bereits deutlich über dem STC-Referenzwert von 25°C liegt.

Der Temperaturkoeffizient: der Schlüsselindikator für Verluste

Um die Auswirkungen der Temperatur auf die Leistung von Solarmodulen zu quantifizieren, geben die Hersteller einen entscheidenden Parameter an: den Leistungstemperaturkoeffizienten. Dieser Koeffizient, der in der Regel als Prozentsatz pro Grad Celsius (%/°C) angegeben wird, gibt den Leistungsverlust für jedes Grad über 25°C an.

Wenn ein Solarmodul beispielsweise einen Temperaturkoeffizienten von -0,35%/°C hat (ein typischer Wert für viele Module), bedeutet dies, dass das Modul für jedes Grad über 25°C 0,35% seiner Nennleistung verliert.

Wie lassen sich Ertragsverluste konkret berechnen?

Die Formel zur Berechnung des Leistungsverlusts lautet wie folgt:

Leistungsverlust = (Zellentemperatur - 25°C) × Temperaturkoeffizient

Nehmen wir ein konkretes Beispiel mit einem 450-Wp-Panel (wie dem Shinson N3-TOPCon) mit einem Temperaturkoeffizienten von -0,30%/°C :

• Wenn die Zellentemperatur 60°C erreicht (was an einem sonnigen Sommertag üblich ist)
Die
• Abweichung von der STC-Referenztemperatur beträgt :
• 60°C - 25°C = 35°C
• Der Leistungsverlust wird daher :
• 35°C × (-0,30%/°C) = -10,5%
• Die tatsächliche Leistung des Panels wird nur noch : 450 Wp - 10,5% = 402,75 Wp

Wir sehen also einen deutlichen Verlust von mehr als 47 Wp bei einem einzelnen Panel. Für eine komplette Anlage mit 10 Panels bedeutet dies einen Verlust von fast 500 Wp!

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Es ist wichtig zu beachten, dass während der großen Sommerhitze die Zelltemperatur leicht auf über 70°C ansteigen kann, was zu noch größeren Verlusten führt.

Wie sich die Temperatur auf verschiedene elektrische Parameter auswirkt

Die Temperatur wirkt sich nicht gleichmäßig auf alle elektrischen Parameter eines Solarmoduls aus. Hier ist, wie sie die wichtigsten Parameter beeinflusst :

Spannung (Voc und Vmp)

Die Leerlaufspannung (Voc) und die Spannung am Punkt der maximalen Leistung (Vmp) sind am empfindlichsten gegenüber der Temperatur. Sie nehmen mit steigender Temperatur deutlich ab, mit typischen Temperaturkoeffizienten von -0,30% bis -0,40%/°C.

Beispielsweise könnte bei einem Panel mit einer Voc von 40,20 V bei 25 °C (wie dem Shinson N3-TOPCon) die Spannung bei 60 °C auf etwa 36,18 V sinken, was einem Rückgang von 10 % entspricht.

Strom (Isc und Imp)

Der Kurzschlussstrom (Isc) und der Strom am Punkt der maximalen Leistung (Imp) werden von der Temperatur weniger beeinflusst. Sie steigen mit der Temperatur leicht an, wobei positive Koeffizienten typischerweise in der Größenordnung von +0,04% bis +0,07%/°C liegen.

Dieser leichte Anstieg des Stroms gleicht jedoch nicht den starken Abfall der Spannung aus, was den Gesamtleistungsverlust erklärt.

Auswirkungen auf den Gesamtwirkungsgrad

Der Spannungsabfall hat wichtige Auswirkungen auf die Auslegung von Photovoltaiksystemen, insbesondere auf die Dimensionierung der Wechselrichter. Wenn die Spannung im Sommer zu stark abfällt, kann es sein, dass der Wechselrichter nicht mehr in seinem optimalen Bereich arbeiten kann oder sogar ganz ausfällt, wenn die Spannung unter seine minimale Betriebsschwelle fällt.

Daher ist es von entscheidender Bedeutung, diese Temperaturschwankungen bei der Planung einer Solaranlage zu berücksichtigen, insbesondere in Regionen, die im Sommer zu großer Hitze neigen.

Modultechnologien und ihre Temperaturempfindlichkeit

Nicht alle Solarmodultechnologien sind gleich temperaturempfindlich. Einige sind widerstandsfähiger als andere gegen die negativen Auswirkungen der Hitze.

Vergleich der Temperaturkoeffizienten nach Technologie.

-0

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Heterojunction-0

Solarmodule mit N-Typ-Technologie wie die auf unserer Website erhältlichen Shinson N3-TOPCon und Leapton N-Type TOPCon bieten daher einen erheblichen Vorteil in Bezug auf die Temperaturbeständigkeit gegenüber älteren Technologien.

Bifaziale Paneele: ein zusätzlicher Vorteil

Bifaziale Panels wie das Shinson N3-TOPCon 450 Wc Bifacial haben einen zusätzlichen Vorteil. Da sie das Licht von beiden Seiten einfangen, können sie die temperaturbedingten Verluste teilweise ausgleichen, indem sie den Gesamtertrag durch das reflektierte Licht erhöhen. Darüber hinaus ermöglicht ihr Design oft eine bessere Wärmeableitung, wodurch die Betriebstemperatur der Zellen gesenkt wird.

"Wer sich für bifaziale Paneele mit N-Type TOPCon-Technologie entscheidet, wählt eine Anlage, die das ganze Jahr über mehr Leistung bringt, auch während der Hitzeperioden."

Praktische Lösungen, um die Auswirkungen der Temperatur zu begrenzen

Nachdem wir nun verstanden haben, warum und wie sich die Temperatur auf die Leistung von Solarmodulen auswirkt, wollen wir uns ansehen, welche Lösungen zur Begrenzung dieser Verluste eingesetzt werden können.

Lösungen bei der Planung der Anlage

1. Wählen Sie Paneele mit einem niedrigen Temperaturkoeffizienten: Wie wir gesehen haben, sind einige Technologien wie N-Typ TOPCon weniger hitzeempfindlich.
2. Bevorzugen Sie Paneele der neuesten Generation, die auf unserer Website erhältlich sind.
3. Für eine gute Hinterlüftung sorgen: Lassen Sie zwischen dem Dach und den Paneelen ausreichend Platz (mindestens 10 cm), damit die Luft zirkulieren und die Wärme abgeführt
4. werden kann.
5. Die Paneele optimal ausrichten: Eine Ost-West-Ausrichtung kann in sehr heißen Regionen manchmal besser sein als eine Südausrichtung, da sie die Produktion besser über den Tag verteilt und Temperaturspitzen in der Mittagszeit vermeidet.
6. Anlage etwas überdimensionieren: Planen Sie eine installierte Leistung ein, die etwas über Ihrem Bedarf liegt, um die Sommerverluste auszugleichen.
7. Strings richtig dimensionieren: Berechnen Sie die Strings der Paneele unter Berücksichtigung der temperaturbedingten Spannungsschwankungen, um zu verhindern, dass der Wechselrichter außerhalb seines optimalen Bereichs arbeitet.

Lösungen für bestehende Anlagen

• Verbesserte Belüftung: Wenn möglich, vergrößern Sie den Abstand zwischen Dach und Paneelen, um die Luftzirkulation zu erleichtern.
• Verwenden Sie Halterungen, die die Luftzirkulation fördern: Einige Montagesysteme ermöglichen eine bessere Luftzirkulation
• .
• Regelmäßige Reinigung der Paneele: Staub und Schmutz können die Temperatur der Paneele erhöhen, indem sie die Wärmeableitung behindern.

Für größere Installationen oder in besonders heißen Klimazonen können fortschrittlichere Lösungen in Betracht gezogen werden:

• Aktive Kühlsysteme: Geräte, die während der heißesten Zeiten einen feinen Wassernebel über die Paneele sprühen.
• Reflektierende Materialien: Die Installation von reflektierenden Oberflächen in der Nähe der bifazialen Paneele kann den Wirkungsgrad erhöhen und gleichzeitig die Temperatur senken.

Wichtiger Hinweis: Die manuelle Berieselung der Paneele wird generell nicht empfohlen, da der Temperaturschock das Glas und die Zellen beschädigen kann und Leitungswasser Kalkspuren hinterlassen kann, die die Effizienz der Paneele beeinträchtigen.

Der Sonderfall von Dachbegrünungen

Eine umweltfreundliche und wirksame Lösung, um die Temperatur der Paneele zu senken, ist die Installation einer Dachbegrünung unter oder um die Solarpaneele herum. Die Pflanzen absorbieren einen Teil der Sonnenenergie und verdunsten Wasser, wodurch die Umgebung der Paneele auf natürliche Weise gekühlt wird.

Diese Lösung hat viele Vorteile:

• Senkung der Umgebungstemperatur um die Paneele

Verbesserung

• der Gebäudeisolierung
• Rückhaltung von Regenwasser
• Erhöhung der Biodiversität
• Verbesserung der Luftqualität

Wenn Sie an dieser Lösung interessiert sind, wenden Sie sich an unsere Experten, die Sie über die Möglichkeiten der Integration mit Ihrer Solaranlage beraten können.

Müssen wir uns wirklich Sorgen über temperaturbedingte Verluste machen?

Es ist wichtig, diese Verluste in Relation zu setzen. Zwar führen heiße Sommertage zu einem geringeren Ertrag, aber in dieser Zeit ist auch die Sonneneinstrahlung am höchsten, wodurch die temperaturbedingten Verluste teilweise ausgeglichen werden.

Andererseits sind die Sommermonate trotz des negativen Temperatureffekts im Allgemeinen immer noch die ertragreichsten Monate für eine Photovoltaikanlage. Die jährliche Stromproduktion einer gut geplanten Anlage wird daher immer zufriedenstellend sein, auch wenn sie die theoretischen Werte, die unter STC-Bedingungen berechnet wurden, nicht erreicht.

Abschließend sei daran erinnert, dass die Hersteller diese Faktoren bereits in ihre langfristigen Produktionsberechnungen einbeziehen und dass Leistungsgarantien in der Regel diese saisonalen Schwankungen beinhalten.

Schlussfolgerung

Die Auswirkungen der Temperatur auf die Photovoltaikmodule sind ein unumgängliches physikalisches Phänomen, das die Leistung Ihrer Solaranlage vor allem in warmen Perioden vorübergehend beeinträchtigen kann. Dank der jüngsten technologischen Fortschritte wie den bei Wattuneed erhältlichen N-Typ TOPCon- und bifacialen Modulen und der richtigen Auslegung Ihrer Anlage können diese Verluste jedoch deutlich begrenzt werden.

Durch die Auswahl hochwertiger Geräte und die Einhaltung bewährter Installationspraktiken können Sie den Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage das ganze Jahr über optimieren und Ihre Investitionsrendite maximieren.

Um eine persönliche Betreuung bei Ihrem Solarprojekt zu erhalten und die für Ihre geografische Lage und Ihren Energiebedarf am besten geeigneten Module auszuwählen, wenden Sie sich bitte an unsere Experten. Sie werden Ihnen helfen, eine leistungsfähige und nachhaltige Anlage zu entwerfen, die in der Lage ist, die Auswirkungen hoher Temperaturen auf Ihre Stromproduktion zu minimieren.

FAQ

Bei welcher Temperatur funktionieren Solarpaneele am besten?

Solarpaneele funktionieren am besten bei einer Zelltemperatur von 25 °C, die den STC-Bedingungen entspricht. Unter realen Nutzungsbedingungen arbeiten sie jedoch in der Regel bei wesentlich höheren Temperaturen, was ihren Wirkungsgrad verringert.

Ist es empfehlenswert, seine Solarmodule bei Hitzewellen zu bewässern?

Nein, die manuelle Bewässerung der Paneele wird generell nicht empfohlen, da der Temperaturschock die Zellen und das Glas beschädigen kann. Außerdem kann Leitungswasser Kalkspuren hinterlassen, die die Effizienz der Paneele beeinträchtigen. Es gibt professionelle Kühlsysteme, die speziell für große Anlagen entwickelt wurden.

Welche Art von Solarpaneel ist am wenigsten hitzeempfindlich?

Panels mit Heterojunction Technology (HJT) sind in der Regel am wenigsten hitzeempfindlich, mit Temperaturkoeffizienten von etwa -0,25% bis -0,30%/°C. N-Typ TOPCon-Paneele, wie sie von Wattuneed angeboten werden, bieten ebenfalls eine hervorragende Temperaturbeständigkeit mit Koeffizienten um -0,30% bis -0,35%/°C.

Wie berechnet man die tatsächliche Temperatur eines Solarmoduls?

Eine vereinfachte Formel zur Schätzung der Temperatur eines Panels lautet: T(Zelle) = T(Umgebung) + (NOCT-20)/800 × Sonneneinstrahlung. Bei einer Umgebungstemperatur von 30 °C, einer Sonneneinstrahlung von 1000 W/m² und einer NOCT von 45 °C würde die Zelltemperatur beispielsweise etwa 61,25 °C betragen.

Sind bifaziale Paneele bei heißem Wetter besser?

Bifaziale Panels können bei heißem Wetter aus zwei Gründen tatsächlich besser abschneiden: Sie ermöglichen aufgrund ihres Designs eine bessere Wärmeableitung, und ihre Fähigkeit, reflektiertes Licht einzufangen, kann die temperaturbedingten Verluste teilweise ausgleichen.

Kontaktdaten

Wattuneed
Rue Henripré 12
4821 Andrimont
Belgien
+32 87 45 00 34
info@wattuneed.com