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Eine witzige Idee – doch mit viel Ertrag ist bei dieser Photovoltaikanlage auf einer Bank nicht zu rechnen. Foto: Annamartha/pixelio.de

Sommerzeit – Urlaubszeit. Dieses Jahr habe ich meinen Urlaub im Süden verbracht, um neue Energie zu tanken. Auf dem Weg vom Flughafen zum Hotel bin ich an zahlreichen Photovoltaikanlagen vorbei gefahren, die bei strahlendem Sonnenschein jede Menge Energie erzeugen.

Aber ist das tatsächlich so? Erst kürzlich las ich in einem Bericht, dass der Wirkungsgrad einer Solarzelle mit zunehmender Temperatur abnimmt.

Gemeinsam mit meinen Kollegen habe ich die wesentlichen Faktoren zusammen getragen, die den Energieertrag von Photovoltaikanlagen beeinflussen:

  • der Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Solarmodule
  • deren Verschattung durch umliegende Bäume und Gebäude
  • Verschmutzungen
  • Witterungseinflüsse wie Sonnenscheindauer – und -intensität sowie Temperatur.

Fotovoltaikanlage-mit-Nachführung
Bei Solarparks in südlichen Ländern lohnt sich ein Nachführsystem, mit dem die Module optimal ausgerichtet werden können. Foto: RainerSturm/pixelio.de

Neigung der Solarmodule

Der ideale Einfallswinkel der Sonnenstrahlen auf die Zellen der Solarmodule beträgt 90 Grad. In unserer Region ergibt sich daraus eine optimale Neigung der Module zwischen 30 und 40° (wenn 0° als waagerecht angesetzt wird). Bei dieser Neigung ist im Sommer, also an Tagen mit langer Sonnenscheindauer, der höchstmögliche Tagesertrag zu erzielen. Alternativ gibt es so genannte Nachführsysteme, bei denen die Module immer im optimalen Sonnenstrahl-Einfallswinkel ausgerichtet werden.

Bei Dachanlagen ergibt sich die Modulneigung meist aus der Neigung des Dachs. Bei Flachdächern muss man Kosten und Nutzen einer Aufständerung der Module abwägen. Hinter dem Begriff „Aufständerung“ verbirgt sich ein Metallgestell, das den Neigungswinkel der Anlage erhöht.

Flache Module haben darüber hinaus den Nachteil, dass die Selbstreinigung durch abfließendes Regenwasser beeinträchtigt ist. Dies führt bei starken Verschmutzungen zu Ertragseinbußen. Außerdem rutscht im Winter der Schnee schlechter ab. Aufgeständerte Module auf einem Flachdach bieten dagegen eine höhere Windangriffsfläche, was die Gebäudestatik negativ beeinflussen kann.

Witterungseinflüsse

Entscheidend für die Effizienz von Solarzellen ist die Zelltemperatur – je wärmer eine Zelle, desto schlechter deren Wirkungsgrad. Folglich könnte in kälteren Jahreszeiten eine höhere Momentan-Leistung erzielt werden. Da aber die Sonne im Spätherbst und Winter kürzer scheint, ist der Ertrag pro Tag auch geringer. Hinzu kommt der niedrigere Sonnenstand. Dadurch müssen die Strahlen einen längeren Weg durch die Schichten der Atmosphäre zurücklegen und treffen schwächer auf die Module als bei senkrechtem Einfallswinkel.

Grafik-Energieerträge-Fotovoltaikanlage

 

Für einen hohen Energieertrag und damit für die Wirtschaftlichkeit der Photovoltaikanlage sind also statt der Momentan-Leistung hohe Tageserträge entscheidend.

Neue ENSO-Photovoltaikanlage Raußlitz als Beispiel

ENSO-Fotovoltaikanlage-Raußlitz
ENSO-Projektleiter Jens Wallenaar und Zweckverband-Geschäftsführerin Sabine Zinnecker vor der neuen Anlage in Raußlitz.

Auf einem ehemaligen Rittergut in Raußlitz (Landkreis Meißen) hat die ENSO AG eine Photovoltaikanlage errichtet und für 20 Jahre an den dort ansässigen Zweckverband Wasserversorgung „Meißner Hochland“ verpachtet, der die Anlage auch betreibt. Seit April 2013 produziert sie Strom, der einen großen Teil des Zweckverband-Eigenbedarfs deckt. Dadurch kann der Verband seine Stromkosten reduzieren.

Bei dieser Anlage beträgt die Dachneigung rund 35° und liegt damit im optimalen Bereich. Mit Rücksicht auf den Denkmalschutz wurden schwarze Module installiert, die sich optisch besser für historische Gebäude eignen. Allerdings erhitzen sie sich stärker als beispielsweise blaue Module. Die Kreuzschienenmontage des Gestells vergrößert den Abstand zwischen Anlage und Dachoberfläche. Dies sorgt für eine bessere Belüftung, wirkt der Erhitzung entgegen und verbessert den Wirkungsgrad der Solarmodule.

Damit haben wir die Voraussetzungen für einen möglichst hohen Energieertrag geschaffen. Bleibt nur zu hoffen, dass die Sonne auch weiterhin so kräftig scheint wie in den letzten Wochen und die Photovoltaikanlage in Raußlitz viel grüne Energie erzeugt.