Auf dem Markt ist die Auswahl an verschiedenen Solarmodulen für Photovoltaik (PV) groß. Wir geben Ihnen einen Überblick über den Wirkungsgrad, stellen die Module gegenüber und haben für Sie die wichtigsten Informationen über die Zukunft der Solarenergie zusammengestellt.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad einer Solarzelle?
Der Wirkungsgrad einer Solarzelle sagt aus, wie viel des Sonnenlichts, das auf die Solarzelle fällt, in Strom umgewandelt wird. Verluste, die durch technische Nutzung anfallen, werden bei der Berechnung des Wirkungsgrades berücksichtigt. Beispiele dafür sind die Verschmutzung der Photovoltaik Solarmodule, die Leistungsfähigkeit verschiedener Komponenten der Anlage selbst und die Verschattung. Das heißt, dass der Wirkungsgrad der kompletten Photovoltaik-Anlage unter dem des einzelnen Solarmoduls liegt.
Wie effizient ist Photovoltaik?
Der maximale Ertrag einer Photovoltaik-Anlage wird aus dem Wirkungsgrad der Solarmodule, der gemessenen Sonneneinstrahlung und der Anlagengröße berechnet. Daraus ergibt sich der Anlagenwirkungsgrad, welcher im Durchschnitt zwischen 65-75 % liegt. Die effizientesten Anlagen erreichen bis zu 80 %.
Über den sogenannten “Performance Ratio” kann die tatsächliche Leistung ganz einfach mit der theoretischen über den Soll-/ Ist-Ertrag verglichen werden. An einem wolkenfreien Tag wird zur Mittagszeit etwa 1.000 Watt pro Quadratmeter (W/m²) solare Energie durch die Sonne geliefert. Die Durchschnittsgröße eines Moduls ist 1,6 m². Um besser rechnen zu können, hat die Beispiel-Anlage 20 Module, was 32 m² entspricht. Die Gesamtfläche kann dementsprechend eine eingestrahlte Leistung von 32 kW erbringen. Dies entspricht dem Soll-Ertrag. Unter den Bedingungen der Beispiel-Anlage ist es der Fall, dass die gesamte Anlage nur 6 kW erzeugt. Dies entspricht in diesem Fall dem Ist-Ertrag. Somit ist der Wirkungsgrad hier knapp 19 %. Die Effizienz der Solarzellen hängt daher vom Wirkungsgrad und den gegebenen Bedingungen ab.
Da der Wirkungsgrad einer kompletten Photovoltaik-Anlage jedoch von verschiedensten individuellen Faktoren abhängt, ist der Wirkungsgrad einer einzelnen Solarzelle das Qualitätsmerkmal. Dieser wird unter optimalen Testbedingungen (Normbedingungen) im Labor getestet.
Es sollte bei der Anschaffung jedoch nicht nur auf den Wirkungsgrad der Solarzelle geachtet werden, sondern ebenso auf Schwachlichtverhalten, Wärmeverhalten, Kosten und die Erfahrung zur langfristigen Nutzung.
Was sind die besten PV-Module?
Um die besten PV-Module empfehlen zu können, müssen die Fragen nach der Leistung und Effizienz der verschiedenen Arten von Solarzellen und den Zelltypen, die in Solarzellen verbaut sind, beantwortet werden.
Was gibt es für Solarzellen? Welches ist das beste Solarmodul?
Auf dem Markt gibt es mono- und bifaziale Solarzellen. Der Unterschied ist folgender: Monofazial bedeutet, dass nur das Licht auf der Oberseite der Photovoltaik-Anlage Strom erzeugt. Bifazial bedeutet, dass auch das Licht, was reflektiert wird und an der Unterseite der Anlage ankommt, Strom erzeugt. Dadurch wird der Wirkungsgrad des Moduls maßgeblich erhöht. Ein Glas-Glas-Solarmodul, welches aus bifazialen Solarzellen besteht, kann so im Vergleich zur monofazialen Version ungefähr 30 % mehr Leistung erzeugen. Zudem ist es wichtig zu wissen, dass verschiedene Zelltypen in den Solarmodulen verbaut sein können. Diese heißen PERC, TOPCon und HJT. Das Frauenhofer Institut hat zu verschiedenen Zelltypen eine Studie über deren Effizienz gemacht. Die beste Leistungsfähigkeit von Zelltypen, die es in Serienfertigung gibt, haben demnach die HJT-Zellen, dicht gefolgt von den TOPCon-Zellen. Weitaus schlechter abgeschnitten haben die PERC-Zellen. Auf Grundlage dieser Studie und 30 Jahren Erfahrung können wir sagen, dass Sie durch die HJT- und TOPCon-Zelltypen in den bekannten 4 Wintermonaten und bei schlechter Witterung etwa dreimal so viel elektrische Energie erzeugen können, wie mit den PERC-Modulen im gleichen Zeitraum. Daher kaufen wir nur Solarmodule mit diesen beiden Zelltypen ein, damit wir unseren Kunden das Beste liefern können.
SI-limit und Si-Tandem, die noch besser abgeschnitten haben, gibt es leider noch nicht in Serienfertigung. Wir können Ihnen aber sagen, dass Solarzellen mit HJT- und TOPCon-Zellen weit verbreitet und preiswert sind. Mit diesen beiden Zelltypen können Sie jährlich 10 % mehr Ertrag erzielen und haben dementsprechend innerhalb von 10 Jahren bis zu einer Verdopplung des Energieertrages.
Ist Photovoltaik wirklich die Zukunft?
Die Sonne ist eine der vielen Quellen für erneuerbare Energie. Jedoch werden weiterhin nur ca. 3 % der weltweiten Elektrizität aus der Solarenergie gewonnen. Schon seit jeher spielt die Sonne eine wichtige Rolle für die Menschheit, durch den Ausbau der erneuerbaren Energien hat sie als eine wichtige Quelle massiv an Bedeutung zugenommen. Nur die Wasserkraft und Windenergie liefern mehr erneuerbare Energie. Die Solarenergie ist, im Gegensatz zu den anderen Energiequellen, die mit dem stärksten Wachstum, weltweit. Allein im Jahr 2020 ist die Erzeugung von Solarstrom um ca. 23 % gestiegen, das sind um die 156 TWh (Terawattstunden).
Die Internationale Energieagentur (IEA), eine Kooperationsplattform im Bereich der Erforschung, Entwicklung, Markteinführung und Anwendung von Energietechnologien, hat bis 2050 ein Netto-Null-Ziel für die Treibhausgasemissionen gegeben. Bis 2030 müssen 8000 TWh durch Solarenergie erzeugt werden. Die IEA geht daher davon aus, dass die Solarenergie auch in Zukunft zu einer der führenden Technologien im Bereich der erneuerbaren Energien sein und daher ebenso weiter expandieren wird. Dies ist insbesondere im Zusammenhang mit den steigenden Kosten für andere Energiequellen zu betrachten.
Um die Aussage der IEA kurz zusammenzufassen: Trotz der steigenden Rohstoffpreise, die sich zunehmend auf die Investitionskosten der Photovoltaik auswirken, erwarten wir ein jährliches Marktwachstum von 17 Prozent auf fast 160 GW im Jahr 2021 und einen Zubau von fast 200 GW im Jahr 2026. In der überwiegenden Mehrheit der Länder weltweit bietet die Solar-PV die niedrigsten Kosten für den Ausbau neuer Stromkapazitäten, insbesondere vor dem Hintergrund steigender Erdgaspreise.
Der World Energy Outlook (WEO, Weltenergieausblick)
Der World Energy Outlook (WEO, Weltenergieausblick) bietet tiefgehende Analysen und strategische Einblicke in jeden Aspekt des globalen Energiesystems. Vor dem Hintergrund geopolitischer Spannungen und fragiler Energiemärkte untersucht der diesjährige Bericht, wie strukturelle Verschiebungen in den Volkswirtschaften und im Energieverbrauch die Art und Weise verändern, wie die Welt die steigende Energienachfrage deckt.
Wann lohnt sich Solar? Wann lohnt sich ein PV-Speicher?
Die Preistendenz für Solarmodule ist in den letzten Jahren enorm gesunken. Um ca. 80 % seit 2010. Die Überwindung von einigen Herausforderungen, die es auch im Bereich der Solarenergie gibt, ist ausschlaggebend, um die Technologie in den nächsten Jahren voranzubringen.
So kann der Wirkungsgrad, den wir oben erklärt haben, weiter für Endverbraucher*innen optimiert werden. Für Endverbraucher*innen kann die Herausforderung vom bedeckten Himmel bspw. durch oben genannte bifazialen Solarmodule mit den HJT und TOPCon Zelltypen angegangen werden. Die Energie von sonnenreichen Tagen kann in Speichern für Tage mit mäßigen Bedingungen gespeichert werden. Für Endverbraucher*innen kann sich ein PV-Speicher daher lohnen. Auf diesen kann an bewölkten Tagen zugegriffen werden. Daher sind Solaranlagen rentabel.
Wir, von Elektro Kuhn, beraten Sie gerne für Ihre individuelle Situation. Industrielle Lösungen bieten wir ebenfalls an.
