Temperaturkoeffizient bei Solarmodulen einfach erklärt
Für viele Solar-Interessierte ist vor allem der Wirkungsgrad das entscheidende Kriterium beim Kauf von Solarmodulen. Die heißen Sommer der letzten Jahre haben allerdings gezeigt, wie wichtig eine andere Kennzahl für den tatsächlichen Stromertrag Deiner PV-Anlage ist: Der Temperaturkoeffizient. Denn dieser auf den ersten Blick unscheinbare Indikator ist der maßgebliche Faktor für die Leistung von Solarmodulen bei hohen bzw. niedrigen Temperaturen.
Sowohl Solaranlagen als auch Balkonkraftwerke ist dieser Faktor ein wichtiges Leistungsindiz.
Hier erfährst Du, was dieser physikalische Wert eigentlich aussagt, wie er berechnet wird und warum Du ihn bei der Wahl Deiner Solarmodule nicht außer Acht lassen solltest.
Was sagt der Temperaturkoeffizient eigentlich aus?
Der Temperaturkoeffizient, auch Temperaturbeiwert genannt, gibt an, wie sich eine physikalische Eigenschaft im Vergleich zu einer Referenztemperatur bei Temperaturschwankungen verändert. Für Solarmodule ist das extrem relevant, weil die Betriebstemperatur der Module einen großen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit hat:
Denn mit zunehmender Temperatur sinkt die Spannung (Volt), während die Stromstärke (Ampere) nur leicht steigt. Das führt dazu, dass die letztendliche Wattleistung, also das Produkt aus Spannung und Stromstärke, insgesamt abnimmt.
Zusammengefasst: Solarmodule arbeiten bei kühleren Temperaturen besser als bei Hitze. Eine möglichst hohe Sonneneinstrahlung bei gleichzeitig moderaten Wetterbedingungen ist also ideal für Deine Anlage. Häufig werden die höchsten Stromerträge deshalb zwischen April und Mai erzielt, wenn die Umgebungstemperatur vergleichsweise niedrig ist.
Natürlich steigt die Stromleistung auch in den heißen Sommermonaten. Das liegt aber vor allem daran, dass in der Regel auch mehr Sonnenenergie verfügbar ist, wenn die Temperatur in den Modulen steigt. Der leistungsmindernde Effekt einer hohen Betriebstemperatur wird so also etwas ausgeglichen. Ein ungünstiger Temperaturkoeffizient kann das Leistungspotenzial Deiner Anlage trotzdem deutlich reduzieren.
Wie wird der Temperaturkoeffizient für Solarmodule ermittelt?
Um die Temperaturkoeffizienten unterschiedlicher Solarmodule vergleichbar zu machen, werden die Produkte der verschiedenen Hersteller unter kontrollierten Laborbedingungen bei einer festgelegten Temperatur getestet. Der standardisierte Referenzwert beträgt hierbei immer + 25° Celsius.
Von diesem Idealwert aus wird das Solarmodul immer weiter erwärmt, bzw. abgekühlt. Dann wird gemessen, wie viel Leistung pro verändertem Grad Celsius verloren geht. Daraus ergibt sich eine üblicherweise negative Prozentzahl, die als Temperaturkoeffizient in jedem Datenblatt angegeben wird.
Bei herkömmlichen Solarmodulen bewegt sich dieser Temperaturkoeffizient zwischen -0,4 und -0,5 %. Das bedeutet: Pro Grad Celsius sinkt die Stromausbeute Deiner Solaranlage um diesen Faktor. Ein niedrigerer Temperaturkoeffizient ist also vorteilhaft für die Leistung Deiner PV-Module.
Wie hoch ist der Leistungsverlust bei einer erhöhten Betriebstemperatur genau?
Um zu zeigen, welchen Unterschied verschiedene Temperaturkoeffizienten für die letztendliche Stromausbeute Deiner Photovoltaik-Anlage haben können, hier einmal ein kleines Rechenbeispiel:
Ein 440 Watt Modul mit einem Temperaturkoeffizienten von - 0,5 % verliert bei einem Anstieg von 25 auf 26 ° Celsius 0,5 % seiner Gesamtleistung. In diesem Fall wären das 2,2 Watt. Das klingt erst einmal nach wenig. Im Sommer kann die Temperatur von Solarmodulen allerdings leicht auf 70 Grad oder mehr steigen. Das wäre eine Differenz von 45° Celsius gegenüber der Referenztemperatur.
Bei diesen Temperaturen würde die Stromausbeute des Moduls also um ganze 99 Watt abnehmen. Auf das Jahr gerechnet sind das drastische Leistungseinbußen. Ein vergleichbares Modul mit einem Temperaturkoeffizient von -0,3 % verliert bei den gleichen Wetterbedingungen lediglich 60 Watt Leistung. Das ist ein Unterschied von fast 40 %!
Wie kann der Temperaturkoeffizient bei Solarmodulen verbessert werden?
Wie kann der Temperaturkoeffizient bei Solarmodulen also konkret reduziert werden? Natürlich gibt es allgemeine Prinzipien, die quasi für jede PV-Anlage gelten:
Zum einen sollte der Standort der Solarmodule so gewählt werden, dass starke Temperaturschwankungen so selten wie möglich auftreten. Ein weiterer Faktor ist der Abstand zwischen den Modulen und den Dachziegeln, bzw. der Fassade: Wenn dieser zu gering ist, kann die Luft hinter den Modulen nur schwer zirkulieren und heizt sich auf. Deshalb sollte bei der Installation von PV-Anlagen immer auf eine ausreichende Hinterlüftung geachtet werden.
Einer der wichtigsten Aspekte für die Verbesserung des Temperaturkoeffizienten ist allerdings die Art der verwendeten Module:
Glas-Glas-Module sind nicht nur auf der Vorderseite, sondern auch auf der Rückseite durch eine robuste Glasbeschichtung geschützt. Das erhöht nicht nur die Widerstandsfähigkeit und Langlebigkeit der Module. Auch die bei hohen Temperaturen entstehende Wärme kann so besser abgeleitet werden. Deshalb haben Glas-Glas-Module in der Regel einen besseren Temperaturkoeffizienten als vergleichbare Glas-Folien-Module.
Fazit: Glas-Glas-Module liefern bessere Erträge bei höheren Temperaturen.
Der Temperaturkoeffizient ist also ein extrem relevanter Faktor für die Effektivität von Solarmodulen und sollte deshalb bei der Planung Deiner Photovoltaik-Anlage unbedingt berücksichtigt werden.
Ein geeigneter Standort ist natürlich von Vorteil. Trotzdem kann eine starke Erhitzung der Module nicht immer vermieden werden. Glas-Glas-Module sind deshalb eine hervorragende Investition, um die bestmögliche Leistung zu erreichen wenn die Sonnenstrahlung besonders stark ist.
Denn gerade in den warmen Sommermonaten wird ein Großteil des jährlichen Stromertrags erzielt. Ein schlechter Temperaturkoeffizient blockiert die Leistung Deiner Solaranlage also genau dann, wenn es darauf ankommt. Deshalb solltest Du Dich bei der Auswahl Deiner PV-Module nicht nur auf den Wirkungsgrad konzentrieren, sondern einen genaueren Blick ins Datenblatt werfen.
