Die wichtigen Kenngrößen: kompetent & kompakt erklärt
Wer mit dem Gedanken spielt, sich eine Photovoltaikanlage anzuschaffen oder die Bestandsanlage um einen Stromspeicher zu erweitern, wird schnell mit einigen Kenngrößen und Fachbegriffen konfrontiert. Wichtige Bezeichnungen und Maßeinheiten zu verstehen, sind im Informationsprozess besonders für Laien immens wichtig. Denn nur so kannst du solare Produkte der diversen Hersteller am Markt in ihren Eigenschaften miteinander vergleichen, um für dich die höchste Effizienz aus Solarstrom zu ziehen. Mit diesem Blogbeitrag zum Thema Kenngrößen, Fachbezeichnungen und Messwerten ersparst du dir die Google Suche, da wir für dich alles Wissenswerte zusammengefasst haben!
Welche Maßeinheiten musst du kennen?
Für eine Norm bedarf es standardisierter Testbedingungen. Für Solaranlagen gibt es zwei Möglichkeiten: Standard Test Conditions (kurz STC) oder NOCT (Normal Operating Cell Temperature) Bedingungen. In beiden Verfahren wird für die Luftmasse der Faktor 1,5 angesetzt. Während beim STC die Sonneneinstrahlung bei 1000 W/m² und die angenommene Temperatur der Solarzellen bei 25°C liegt, werden bei NOCT als Basis 800 W/m² und 45°C als Norm verwendet. Grund dafür ist, dass Laborbedingungen (STC) stets konstant aufrecht gehalten werden, in der Praxis die Temperatur der Solarzellen jedoch meist über den 25°C liegt. Beim Betrieb auf deinem Dach gibt der Temperaturkoeffizient die Schwankung zwischen der Referenztemperatur und der realen Bedingungen an.
Die Einheit der Leistung
In sogenannten Watt wird die elektrische Leistung, also Elektrostrom, gemessen. Je höher die Wattzahl eines Gerätes ist, desto mehr Strom wird auch verbraucht. 1 Kilowatt (kurz kW) sind dabei 1000 Watt. Die Maßeinheit für die elektrische Energie ist die Kilowattstunde (kWh). Diese gibt an, wie viel Kilowatt in einer Stunde erzeugt oder verbraucht wird. Mit einer kWh kannst du durchschnittlich 1 Stunde TV Serien streamen oder 1 volle Maschine Wäsche waschen.
Und was kostet eine kWh Strom 2023?
Derzeit wird durchschnittlich eine Gebühr von 46,27 Cent für eine Kilowattstunde an den öffentlichen Netzbetreiber fällig.
Der Spezialfall Kilowatt - Peak beim Solarmodul
Ein besonderer Wert ist das Kilowatt-Peak oder kurz kWp. Bei Photovoltaikanlagen ist es das Maß für elektrische Leistung und gibt an, wie viel kW Solarstrom eine Solaranlage erreichen kann. Hierbei geht es nicht um eine durchschnittliche Leistung, sondern um die Maximal- oder Höchstleistung (= Peak).
Spannung und Stromstärke: wichtig für alle Anschlüsse
Sicherlich noch bekannt aus dem Physikunterricht in der Schule und gängige Maßeinheiten sind die Stromstärke (I in Ampere) und elektrische Spannung (U in Volt). Die Stromstärke verdeutlicht, welche Menge an elektrischer Ladung durch einen Leiter fließen und die elektrische Spannung beschreibt, wie viel Energie notwendig ist, um die Elektronen in Bewegung zu versetzen. Gewöhnlicher Haushaltsstrom liegt bei 230 V an und die Stromstärke kann bis zu 16 A betragen. Die Angaben sind vor allem bei den Anschlüssen einzelner Solarprodukte wichtig.
Deine Solaranlage verstehen
Egal, ob es sich um eine Bestandsanlage handelt oder die PV-Anlage erst verbaut werden soll: Das Anlagensystem ist für alle weiteren Anschlussgeräte der Ausgangspunkt. Bei Dachanlagen wird in die AC (Wechselstrom) und DC (Gleichstrom) Option unterschieden. Die genaue Bedeutung dazu und welche Variante wie funktioniert, erfährst du ausführlich in diesem Beitrag.
Welche Solarzelle hat den höchsten Wirkungsgrad?
Der Solarkollektor des Balkonkraftwerkes oder die Dachanlage arbeiten umso effizienter, je mehr auftreffende Sonnenstrahlen durch die Solarzellen in Strom umgesetzt werden. Genau das gibt der Wirkungsgrad in Prozent an. Je nach Modulart fällt der dieser niedriger oder höher aus. Bei optimalen Bedingungen bedeutet 10% Wirkungsgrad auf einen Quadratmeter 100 Watt Solarstrom.
Wirkungsgrade der verschiedenen Solarzelltypen
- Monokristalline Solarzellen: ca. 15 – 23%
- Polykristalline Solarzellen: ca. 13 bis 20 %
- Dünnschichtzellen: ca. 10 – 15%
100 % Spitzenleistung oder tatsächliche Nennleistung
Um die Photovoltaikanlage optimal dimensionieren zu können, ist die Leistung ein wichtiger Faktor. Unterschieden wird hier in die Nennleistung und die Spitzenleistung, die beide vom Hersteller angegeben werden. Bemessen wird die Leistung in kWh bzw. die Maximalleistung in kWp für die Leistungsspitze unter standardisierten Bedingungen. Die tatsächlichen Peak-Werte werden bei dir zuhause mithilfe von Maximum Power Point Tracker (MPPT) gemessen und überwacht, um eine Höchstleistung möglich konstant aufrecht zu erhalten.
Dachneigung berechnen & Schwachlicht beachten
Ob Flachdach, Satteldach oder Carport, zwischen Solarmodul und Sonne beträgt der ideale Neigungswinkel 90°. Einen rechten Winkel zu gewährleisten, ist aufgrund der sich stetig veränderten Position von Erde zur Sonne nicht möglich. Neben der generellen Ausrichtung und dem Gefälle des Daches spielen auch die Schneelastzone sowie die Verschattung und das Schwachlichverhalten eine Rolle. Empfohlen wird ein Neigungswinkel von 30° bis 35° als Richtwert.
Was bedeutet Performance Ratio?
Wie viel Stromleistung die Sonnenenergie hervorruft, ist unter Standardbedingungen deutlich besser als in der Praxis. Das liegt an Wandlungsverlusten, Verschattung oder Temperaturschwankungen der Solarzellen. Mit Hilfe einer Formel kann die Differenz zwischen idealem Stromgewinn ohne Verluste und dem tatsächlichen Stromgewinn mit Verlusten unter gleichen Bedingungen wie Auslegung, Nennleistung und Standort ermittelt werden. Je niedriger die Abweichung, desto weniger Solarenergie geht verloren und umso effizienter arbeitet die Solaranlage.
Ab wann rentiert sich die PV-Anlage?
Um als Stromlieferant rentabel und effizient zu sein, wird für Solaranlagen die energetische Rücklaufzeit bemessen. Diese gibt an, ab welchem Zeitpunkt die Photovoltaik-Anlage mehr Energie produziert, als für die Fertigung verbraucht wurde. Ein positives Ergebnis ist, wenn der Zeitpunkt innerhalb und zu Beginn der Lebensdauer liegt. Andernfalls wird die Zeit als negativ bezeichnet. In diesem Zusammenhang fällt oft auch der Begriff Erntefaktor. Mit diesem Wert ist gemeint, wie häufig die Solaranlage den zur Herstellung benötigten Strom selbst reproduzieren kann.
Basiswissen zum Solarspeicher
Die wichtigsten Kenngrößen für Solaranlagen sind dir nun bereits bekannt. Jetzt werfen wir noch einen Blick auf die Begriffe und Maßeinheiten für Solarspeicher. Wie du weißt, lässt sich die Effizienz der PV-Anlage erhöhen, indem du einen Stromspeicher zu deiner Bestandsanlage integrierst. Dazu stehen verschiedene Akkutypen zur Verfügung. Typisch sind Blei-Säure, Lithium-Ionen oder Lithium-Eisen oder auch Natrium-Schwefel-Batterien. Einen besonders hohen Wirkungsgrad sowie eine außerordentlich lange Haltbarkeit besitzen Lithium-Ionen-Akkus und sind deshalb eine beliebte Wahl für das Einfamilienhaus.
Wie groß muss mein Solarspeicher sein?
In Kilowattstunden (kWh) wird die Speicherkapazität von Batteriespeichern angegeben und beschreibt, mit wie viel Sonnenenergie ein Solarspeicher beladen werden kann. Umgangssprachlich lässt sich die Speicherkapazität auch als Größe des Akkus beschreiben.
Richtig Beladen und Entladen
Würde die Solarbatterie stets vollständig be- und entladen werden, würde es die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit des Akkus schnell beschädigen. Um den Solarspeicher zu schonen, wird die Batterie nie vollständig beladen. Je nach Solarbatterie Typ wird die Beladungsgrenze, um Strom zu speichern, und die Entladetiefe (kurz dod = engl. depth of discharge) definiert. Diese Information findest du in den Produkteigenschaften.
Nutzbare Kapazität des Stromspeichers
Die vom Hersteller vorgegebenen Grenzen zur Beladung und Entladung des Solarspeichers minimieren die Kapazität des Akkus, um ein paar Prozent. Deshalb unterscheiden wir die mögliche Speicherkapazität und die tatsächliche Nutzkapazität (Angaben in kWh). Letztere ergibt sich aus 100% Speicherkapazität abzüglich der Entladetiefe und verrät, wie viel Kapazität tatsächlich zur Verfügung steht.
Die Wirkungsgrade der Batterietypen
Damit die Verbraucher mit Solarenergie betrieben werden können, muss ein hybrider Inverter oder mehrere Wechselrichter den Gleichstrom vom Dach in haushaltsüblichen Wechselstrom umwandeln. Die minimalen Verluste, die bei der Umwandlung entstehen, heißen Wandlungsverluste und werden in Prozent angegeben. Die Wandlungsverluste bestimmen zudem den Wirkungsgrad eines PV Speichers mit und beschreiben, wie viel gespeicherte Energie tatsächlich mit der Batterie genutzt werden kann. Unterschieden wird hierbei noch im Batteriewirkungsgrad (Verluste der Batterie) und Systemwirkungsgrad (Verluste im gesamten Speichersystem).
Diese Wirkungsgrade haben Solarspeicher
- Blei-Säure-Akku: ca. 80 %
- Lithium-Speicher: ca. 90 % bis 98 %
- Natrium-Schwefel-Batterie: ca. 75 % bis 85 %
- Flow-Akkus: ca. 75 %
Ein Leben lang effizient
Obwohl ein Solarakku eine hohe Haltbarkeit hat, ist die Lebensdauer aufgrund von Verschleiß endlich. Einmal komplett beladen, speichern und schließlich entladen, beschreibt einen vollständigen Zyklus. Da das Material auch bei Nichtgebrauch ermüdet, ist es auch finanziell sinnvoller, den Solarakku vorschriftsmäßig zu nutzen, anstatt schonen zu wollen. So verschleißt der Solarspeicher zwar nach und nach auch, aber du nutzt die vom Anbieter angegebene Zyklenanzahl in jedem Fall aus.
Jetzt hast du einen Überblick zu den wichtigen Maßeinheiten, Kennwerten und Begriffen, auf die es bei Solaranlagen und Stromspeichern ankommt. Natürlich gibt es noch eine Menge weiteres Wissen, das dir unsere kommenden Blogposts kompakt und kompetent vermitteln.
Maria
Autorin bei Dein Solarspeicher Blog.
