Photovoltaik und Hitze

Bei diesem Wetter wird einem klar, wie viel Energie die Sonne uns jährlich auf der Erde zur Verfügung stellt. Im Sommer in Deutschland kommen mehr als 1.200 kWh/m² Strahlung auf der Erdoberfläche an.

Bei hohen Lufttemperaturen und starker Sonneneinstrahlung verringert sich der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen um bis zu 10 %. Durch die Überhitzung der Module können sie nicht mehr optimal Strom produzieren.

Deshalb sollte schon bei der Ausführung und Montage auf eine entsprechende Hinterlüftung geachtet werden, ansonsten können die hohen Temperaturen die Photovoltaikmodule negativ beeinflussen. Denn Photovoltaikmodule produzieren weniger Strom, wenn die Module überhitzt sind. Wichtig ist hierbei der Temperaturkoeffizient der auf den Moduldatenblättern ausgewiesen ist. Er gibt an, wie viel Prozent Leistung bei der Erhöhung der Umgebungstemperatur um 1 Grad verloren gehen kann. Der Leistungsverlust liegt bei kristallinen Modulen bei ca. 0,5 %/°C. Dünnschichtmodule sind hier weniger empfindlich.

Eine Überhitzung der Photovoltaikmodule kann zum Beispiel durch mehr Abstand zwischen Modulen und Dach oder Untergrund vermieden werden. Bei normaler Nutzung kann hier ein Abstand von 10 cm eingehalten werden. Durch den Abstand zwischen Modul und Dachhaut entsteht ein Kamineffekt der die warme Luft nach oben bringt und dort entweichen kann. Die steigende warme Luft "saugt" frische Luft von unten an. Auch eine separate Kühlung der Module ist möglich, diese ist sehr energieeffizient, allerdings oft nicht wirtschaftlich.

Aufbau einer Solarzelle

Wie funktioniert eine Photovoltaikzelle?

Die Leistung der Photovoltaikzelle ist abhängig von der Anzahl der Lichtteilchen (Photonen) in der Sonnenstrahlung. Die Photonen werden in dem Halbleitermaterial (Silizium in Lochgitterstruktur) aufgenommen und setzen ein bewegliches Elektron frei, die zur elektrischen Spannung benötigt wird. Diese Umwandlung, auch Photoeffekt genannt, macht die Nutzung von Sonnenenergie in Strom erst möglich. Da sich bei Hitze das Silizium ausdehnt, werden auch die Bandlücken der Lochgitterstruktur der Photovoltaikzelle ausgedehnt und so können sich die Elektronen schwerer lösen.

Sind nun Photovoltaik-Module in wärmeren Regionen z.B. der Sahara nicht einsetzbar?

Die Photovoltaik-Module haben in wärmeren Regionen zwar höhere Verluste durch die Wärme, allerdings wird dies durch andere Faktoren überwogen. Die jährliche Globalstrahlung ist in der Sahara mit 2.500 kWh/m² deutlich höher als in München 1.280 kWh/m². Auch die Anzahl der jährlichen Sonnenstunden ist in der Sahara (4.300 Stunden) deutlich höher als in München (1.800 Stunden). Durch die häufigere und intensivere Sonnenstrahlung in der Sahara oder südlichen und wärmeren Regionen können Photovoltaikanlagen auch hier eingesetzt werden.
Das Ingenieurbüro Kehl bietet Fachplanungen in den Bereichen Photovoltaik und Solarthermie an. Der Leistungsumfang beinhaltet Beratung, Planung, Unterstützung bei der Finanzierung (Wirtschaftlichkeit und Förderung), Mitwirkung bei der Vergabe des Auftrags und Begleitung bei der Realisierung.
Ingenieurbüro Kehl
Lena Kehl
Volkartstraße 72
80636 München
kehl@ing-kehl.de
089/ 23154830
www.ing-kehl.de

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Bei diesem Wetter wird einem klar, wie viel Energie die Sonne uns jährlich auf der Erde zur Verfügung stellt. Im Sommer in Deutschland kommen mehr als 1.200 kWh/m² Strahlung auf der Erdoberfläche an.

Bei hohen Lufttemperaturen und starker Sonneneinstrahlung verringert sich der Wirkungsgrad von Photovoltaikmodulen um bis zu 10 %. Durch die Überhitzung der Module können sie nicht mehr optimal Strom produzieren.

Deshalb sollte schon bei der Ausführung und Montage auf eine entsprechende Hinterlüftung geachtet werden, ansonsten können die hohen Temperaturen die Photovoltaikmodule negativ beeinflussen. Denn Photovoltaikmodule produzieren weniger Strom, wenn die Module überhitzt sind. Wichtig ist hierbei der Temperaturkoeffizient der auf den Moduldatenblättern ausgewiesen ist. Er gibt an, wie viel Prozent Leistung bei der Erhöhung der Umgebungstemperatur um 1 Grad verloren gehen kann. Der Leistungsverlust liegt bei kristallinen Modulen bei ca. 0,5 %/°C. Dünnschichtmodule sind hier weniger empfindlich.

Eine Überhitzung der Photovoltaikmodule kann zum Beispiel durch mehr Abstand zwischen Modulen und Dach oder Untergrund vermieden werden. Bei normaler Nutzung kann hier ein Abstand von 10 cm eingehalten werden. Durch den Abstand zwischen Modul und Dachhaut entsteht ein Kamineffekt der die warme Luft nach oben bringt und dort entweichen kann. Die steigende warme Luft "saugt" frische Luft von unten an. Auch eine separate Kühlung der Module ist möglich, diese ist sehr energieeffizient, allerdings oft nicht wirtschaftlich.

Aufbau einer Solarzelle

Wie funktioniert eine Photovoltaikzelle?

Die Leistung der Photovoltaikzelle ist abhängig von der Anzahl der Lichtteilchen (Photonen) in der Sonnenstrahlung. Die Photonen werden in dem Halbleitermaterial (Silizium in Lochgitterstruktur) aufgenommen und setzen ein bewegliches Elektron frei, die zur elektrischen Spannung benötigt wird. Diese Umwandlung, auch Photoeffekt genannt, macht die Nutzung von Sonnenenergie in Strom erst möglich. Da sich bei Hitze das Silizium ausdehnt, werden auch die Bandlücken der Lochgitterstruktur der Photovoltaikzelle ausgedehnt und so können sich die Elektronen schwerer lösen.

Sind nun Photovoltaik-Module in wärmeren Regionen z.B. der Sahara nicht einsetzbar?

Die Photovoltaik-Module haben in wärmeren Regionen zwar höhere Verluste durch die Wärme, allerdings wird dies durch andere Faktoren überwogen. Die jährliche Globalstrahlung ist in der Sahara mit 2.500 kWh/m² deutlich höher als in München 1.280 kWh/m². Auch die Anzahl der jährlichen Sonnenstunden ist in der Sahara (4.300 Stunden) deutlich höher als in München (1.800 Stunden). Durch die häufigere und intensivere Sonnenstrahlung in der Sahara oder südlichen und wärmeren Regionen können Photovoltaikanlagen auch hier eingesetzt werden.
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