Schwachlichtverhalten bei Solaranlagen: Warum ein hoher Wirkungsgrad bei suboptimalen Lichtverhältnissen wichtig ist

Bei modernen Solaranlagen sprechen Anbieter häufig von einem guten Schwachlichtverhalten. 

Im Kern bedeutet das, dass solche Anlagen auch dann zuverlässig Solarstrom liefern, wenn abgeschwächtes Sonnenlicht auf die Photovoltaik-Module trifft, zum Beispiel bei Verschattung, Bewölkung oder ganz einfach abseits der Haupt-Sonnenzeiten.

Früher konnten Solarpanels mehr oder weniger nur bei direkter Sonneneinstrahlung Solarstrom auf einem nutzbaren Niveau liefern. Die PV-Technologie ist heute so weit fortgeschritten, dass auch bei schwachem Sonnenlicht ein beeindruckender Wirkungsgrad erreicht wird.

Hier geht's zu den Balkonkraftwerken:

Was bedeutet Schwachlichtverhalten bei einer PV-Anlage?

Optimale Bedingungen für Photovoltaik-Anlagen sind gegeben, wenn ein wolkenloser Himmel, Sonnenschein, senkrechter Lichteinfall und kühle Temperaturen herrschen. Unter solchen Umständen erzielen PV-Anlagen ihre maximale Leistung. 

Im Laufe des Tages und des Jahres variiert jedoch die Intensität des Lichts auf natürliche Weise, beispielsweise bei Dämmerung, Dunst, Bewölkung, Verschattung und schrägem Sonnenlicht. In der “dunklen Jahreszeit” gibt es tagsüber weniger Sonnenstunden, dazu kommen womöglich Schneefall und Hagel.

Tatsächlich gibt es rein zeitlich betrachtet im Durchschnitt mehr Schwachlichtstunden als Sonnenstunden. Der “Bereich des Schwachlichts” ist übrigens durch eine Einstrahlungsintensität von weniger als 1.000 W/m² (Watt pro Quadratmeter) gekennzeichnet. 

Selbst an sonnigen Standorten wie Freiburg im Breisgau fällt rund zwei Drittel der durchschnittlichen jährlichen Sonneneinstrahlung in den Bereich des Schwachlichts.

Grob gesagt funktioniert Photovoltaik auch ohne Sonne. Das Verhalten Deiner Solarmodule unter diesen Bedingungen wird als Schwachlichtverhalten bezeichnet und es ist ein wichtiges Leistungskriterium. Schließlich betrifft Schwachlicht einen wesentlichen Teil des Tageslichts.

PV-Module: Wann kommt es zu einem Schwachlichtzustand?

Schwachlicht bei Solaranlagen tritt in Situationen auf, in denen die Intensität des Sonnenlichts deutlich unter den optimalen Bedingungen liegt. 

Dies kann zu verschiedenen Tageszeiten und unter verschiedenen Witterungsbedingungen der Fall sein:

• Morgendämmerung und Abenddämmerung: In den frühen Morgenstunden und am späten Abend, wenn die Sonne tief am Horizont steht, ist die Einstrahlungsintensität geringer.
• Bewölkter Himmel: Wenn der Himmel stark bewölkt ist, wird weniger direktes Sonnenlicht auf die Solarpanels treffen, was zu einem Schwachlichtzustand führt.
• Nebel und Dunst: Nebel und Dunst absorbieren und streuen das Sonnenlicht, was zu einer reduzierten Einstrahlungsintensität führt.
• Verschattung: Wenn Teile der Solaranlage durch Gebäude, Bäume oder andere Hindernisse verschattet werden, kann dies zu Schwachlicht führen, da die betroffenen Bereiche weniger Licht erhalten.
• Schräg einfallendes Sonnenlicht: Wenn die Sonne tief am Himmel steht und das Licht in einem flachen Winkel auf die Solarmodule trifft, ist die Einstrahlungsintensität geringer.

Wie wichtig ist ein gutes Schwachlichtverhalten bei Balkonkraftwerken?

Ein gutes Schwachlichtverhalten von Solarmodulen ist auch bei Balkonkraftwerken wichtig, insbesondere wenn sie in Regionen mit wechselhaftem Wetter oder variablen Lichtverhältnissen betrieben werden. 

Balkonkraftwerke sind oft kleiner und weniger optimal ausgerichtet als herkömmliche Solaranlagen auf Dächern. Daher sind sie anfälliger für Veränderungen in den Lichtverhältnissen, wie etwa durch Bewölkung und verschattete Bereiche.

Ein gutes Schwachlichtverhalten von PV-Modulen ermöglicht es Deiner Anlage, auch bei schwankender Einstrahlung Energie zu erzeugen.

In den Morgen- und Abendstunden fällt das Sonnenlicht in flachem Winkel auf das Balkonkraftwerk. Ein gutes Schwachlichtverhalten ermöglicht es den Modulen, möglichst viel Energie aus diesem schrägen Licht zu gewinnen.

In städtischen Umgebungen sind Balkone oft von benachbarten Gebäuden, Bäumen oder anderen Hindernissen verschattet. Ein gutes Schwachlichtverhalten hilft Deiner Anlage, auch bei teilweiser Verschattung noch Energie zu erzeugen.

Insgesamt kann ein gutes Schwachlichtverhalten die Leistung und Rentabilität eines Balkonkraftwerks erheblich verbessern, da es die Fähigkeit der Anlage zur Energieerzeugung unter unterschiedlichen Lichtbedingungen optimiert. Es ist daher ratsam, bei der Auswahl von Solarmodulen für ein Balkonkraftwerk auf deren Schwachlichtverhalten zu achten. 

Wie wirkt sich ein gutes Schwachlichtverhalten auf die Gesamtleistung von PV-Modulen aus?

Klar ist: Wenn die Lichtintensität abnimmt, verringert sich die Stromerzeugung der PV-Anlage. Der tatsächliche Grad des Leistungsabfalls bei reduzierter Lichtintensität hängt maßgeblich von der Art des verwendeten Solarmoduls ab.

Auch wenn es bewölkt und die Sonne verdeckt ist, kann weiterhin Strom von Solarmodulen erzeugt werden. Dieses auch als Diffusstrahlung bekannte Schwachlicht bietet tatsächlich einen ähnlichen Beitrag zum Jahresertrag wie die direkte Sonnenstrahlung. Dieser Effekt verstärkt sich umso mehr, je weiter nördlich sich der Standort der Solaranlage befindet. 

Aus diesem Grund ist es wichtig, dass Deine Solarmodule auch bei schwachem Licht oder teilweiser Lichteinstrahlung möglichst viel Leistung erzeugen, um den bestmöglichen Solarstromertrag aus Deiner Solaranlage herauszuholen.

Bei der Wahl Deines Solarmoduls solltest Du daher auf ein starkes Schwachlichtverhalten achten.

Beispiel: Modernes Solarmodul mit starkem Schwachlichtverhalten

Die Balkonkraftwerke der neuen 3. Generation setzen auf bifaziale Fullblack-PV-Module. Diese zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad von durchschnittlich 21,51 % und eine Leistung von 420 W aus. 

Die Module verwenden die patentierte J-TOPCon 2.0 und monokristalline N-Type Zellentechnologie, um eine hervorragende Leistung bei Schwachlicht zu gewährleisten. 

In der obigen Spannungs-Leistungs-Kurve von Jolywood (einer der Hersteller, die auf diese Art Module setzen) lässt sich ablesen, wie sich die Leistung bei niedrigeren Einstrahlungsniveaus verändert. Insgesamt produziert das Jolywood-Modul mit TOPCon-Zelltechnologie bei Schwachlicht mehr Solarstrom als Solarmodule, die auf andere Solarzellentechnologien setzen (PERC, HJT). Der relative Wirkungsgrad von TOPCon bei Schwachlicht liegt im Durchschnitt bei etwa 96,5%, während PERC bei 96% und HJT bei 94% liegen. 

Ein modernes Solarmodul wie ein solches, das bei der neuen 3. Generation Balkonkraftwerke verwendet wird, zeichnet sich aber nicht nur durch ein verbessertes Schwachlichtverhalten aus, sondern auch durch seine extrem langlebige Konstruktion:

• Die Glas-Glas-Bauweise macht das Solarmodul extrem langlebig und korrosionsgeschützt, so gibt der Hersteller eine Produktgarantie von 25 Jahren und eine Leistungsgarantie von sogar 30 Jahren.
• Das Modul ist sehr wetterbeständig, da es mit Glas auf der Vorder- und Rückseite versehen ist, was es widerstandsfähiger gegenüber Hagel, Schnee, Sturm und UV-Strahlung macht. 
• Zudem trägt die Glasbauweise auf beiden Seiten dazu bei, punktuelle Belastungen gleichmäßig zu verteilen, wodurch eine hohe mechanische Belastbarkeit gewährleistet ist. 
• Die Glasbauweise hilft außerdem dabei, die Wärme von den Solarzellen abzuleiten und reduziert somit die Abhängigkeit der Leistung von der Temperatur (besserer Temperaturkoeffizient).
• Durch die Konstruktion aus Glas und Aluminiumrahmen wird der Brandschutz erhöht und somit die Sicherheit im Betrieb gesteigert. 

Fazit: Für moderne Photovoltaik-Technologie ist ein gutes Schwachlichtverhalten Pflicht

Das Schwachlichtverhalten ist nicht nur ein wichtiges Leistungskriterium für Deine Solaranlage, sondern hat auch eine bedeutende Rolle für das Klima in Deutschland. 

Etwa 60% der Einstrahlung in Deutschland besteht aus schwachem Licht, das aufgrund von Bewölkung oder Smog, insbesondere morgens oder abends, vorherrscht.

Die Bedeutung des Schwachlichtverhaltens wird auch für die Netzbetreiber immer wichtiger, da sie die Stabilität des Stromnetzes gewährleisten müssen. Mit einem zunehmenden Anteil an Photovoltaikstrom nimmt daher die Bedeutung des Schwachlichtverhaltens zu.

SolarexpertInnen sowie Hersteller von modernen Solarmodulen rücken aus diesem Grund ein verbessertes Schwachlichtverhalten immer stärker in den Fokus. 

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