Photovoltaikanlagen werden aus gutem Grund zu einer immer beliebteren Quelle für erneuerbare Energie. Sie sind effizient, wirtschaftlich und umweltfreundlich. Wie alle Technologien sind sie jedoch Umwelteinflüssen unterworfen, und einer der wichtigsten Faktoren, der ihre Leistung beeinflusst, ist die Temperatur.

Warum die Temperatur einen Einfluss auf die Fotovoltaik hat

Das Prinzip der Stromerzeugung in Photovoltaikanlagen ist die direkte Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität durch den photovoltaischen Effekt, der durch das Auftreffen von Licht auf einen Halbleiter entsteht. Generell gilt, dass bei guten Lichtverhältnissen im Sommer mehr Strom erzeugt wird. Bei extremer Hitze sieht die Sache jedoch anders aus.
Aufgrund der Temperatureigenschaften des Moduls selbst führt ein Anstieg der Temperatur zu einem Verlust der Ausgangsleistung. Im Sommer, wenn die Temperatur 35-40°C beträgt, kann die Rückseite des Moduls 50-70°C erreichen, und die Temperatur des Arbeitsübergangs der Zellen im Modul kann sogar 80°C übersteigen. Bei Überschreiten der Nennbetriebstemperatur sinkt der photovoltaische Umwandlungswirkungsgrad proportional, was sich auf den Wirkungsgrad der Stromerzeugung auswirkt.

Nehmen wir den Temperaturkoeffizienten der PV-Modulleistung von 0,4%/°C als Beispiel, die Spitzenleistung des Moduls bei 25°C ist 300W, dann ist der Spitzenleistungsverlust bei 80°C = 0,4%/°C * (80-25)°C = 22%, die Spitzenausgangsleistung = 300W * (1-22%) = 234W. So kann man sehen, dass der Temperaturanstieg zu einem ernsthaften Verlust der Ausgangsleistung des Moduls führt, wenn die anderen Bedingungen unverändert bleiben was bedeutet, dass 22 % weniger Strom erzeugt wird.
Die Temperatur wirkt sich nicht nur auf den Wirkungsgrad, sondern auch auf die Langzeitstabilität der PV-Zelle aus. Hohe Temperaturen können die Zersetzung der in den Zellen verwendeten Materialien beschleunigen, was zu einer kürzeren Lebensdauer des Systems führt.

Wie die Temperatur PV beeinflusst

1. bewirkt eine Verringerung der Ausgangsleistung von PV-Modulen

PV-Module haben im Allgemeinen drei Temperaturkoeffizienten: Leerlaufspannung, Spitzenleistung und Kurzschlussstrom. Wenn die Temperatur steigt, sinkt die Ausgangsleistung des PV-Moduls. Der Spitzentemperaturkoeffizient von PV-Modulen liegt etwa zwischen -0,38 und 0,44 %/°C, d. h. mit steigender Temperatur nimmt die Leistung der PV-Module ab. Theoretisch sinkt die Leistungsabgabe der PV-Anlage mit jedem Grad Temperaturerhöhung um etwa 0,44%.
In praktischen Studien hat sich gezeigt, dass kristalline Silizium-Solarzellen bei einer Temperatur von etwa 20 Grad etwa 20 % mehr Strom erzeugen als bei 70 Grad. Mit anderen Worten: Wird eine PV-Anlage an einem Standort mit durchschnittlichen Lichtverhältnissen, aber mit einer relativ niedrigen Jahresdurchschnittstemperatur installiert, ist ihre Leistung viel höher als in Gebieten mit zu viel Licht und zu hohen Temperaturen.

2. beeinträchtigt die Lebensdauer des Wechselrichters und anderer Teile.

In PV-Anlagen haben die PV-Module Angst vor Hitze, ebenso wie der Wechselrichter. Der Wechselrichter besteht aus vielen elektronischen Bauteilen, und die Hauptbauteile erzeugen während des Betriebs Wärme. Der Temperaturanstieg hat einen großen Einfluss auf die Leistung der Wechselrichterbauteile, und die Umgebungstemperatur des Sinkkastens und des Wechselrichters ist bei hohen Temperaturen zusammen mit der durch den Betrieb des Geräts abgegebenen Wärme viel höher als die Außentemperatur.

3. die Bildung des Hot-Spot-Effekts beeinträchtigt die Lebensdauer der Komponenten Hohe lokale Temperaturen können Hot Spots erzeugen, die die Lebensdauer des PV-Moduls beeinträchtigen können.

Der Hot-Spot-Effekt (Link zum Blogbeitrag Heizungsspot) wird bis zu einem gewissen Grad die Solarzellen beschädigen, wobei ein Teil der von den Solarzellen mit Licht erzeugten Energie wahrscheinlich von den beschatteten Zellen verbraucht wird, und der Hot-Spot-Effekt in PV-Kraftwerken wird direkt zu einer 30%igen Verkürzung der Lebensdauer von PV-Modulen führen, was langfristig zu einem Ausfall der Module führen kann.
Während der Hochtemperatursaison werden die Photovoltaikmodule durch Vogelkot, Unkraut, Laub usw. beschattet und sind anfällig für den Hot-Spot-Effekt, bei dem die lokale Temperatur der Photovoltaikmodule über 100 °C erreichen kann. Der Hot-Spot-Effekt verringert die Leistung des PV-Moduls, was zu einem Verlust an Ausgangsleistung für den gesamten PV-Modulstrang führt.

Schlussfolgerung

Die Temperatur hat einen erheblichen Einfluss auf die Leistung und Stabilität von PV-Anlagen. Die optimale Modultemperatur für die Stromerzeugung liegt bei 24-25 Grad C. Obwohl die Sonneneinstrahlung im Juli und August am besten ist, ist die Stromerzeugung nicht am höchsten. Die Monate mit der höchsten Stromerzeugung für PV-Anlagen in Privathaushalten sind April und Mai.
Es ist wichtig, diesen Effekt zu steuern, um den Energieertrag zu maximieren und die langfristige Zuverlässigkeit Ihrer PV-Anlage zu gewährleisten. Wenn man den Zusammenhang zwischen Temperatur und PV-Leistung versteht und Maßnahmen zur Wartung von PV-Anlagen ergreift, können Effizienz und Effektivität von PV-Anlagen optimiert werden, was sie zu einer attraktiveren Quelle für erneuerbare Energie macht.

Als Hersteller von PV-Modulen mit 15 Jahren Erfahrung in der Branche verfügt Maysun Solar über Niederlassungen und Lager in mehreren Ländern und hat langfristige Beziehungen zu vielen hervorragenden Installateuren aufgebaut. Kontaktieren Sie uns für die neuesten Modulangebote oder für Fragen zur PV.