Wie berechnet man die Stromproduktion von Solarmodulen?
Die Produktion einer Photovoltaikzelle hängt natürlich von der Sonne ab. Daher ist es unmöglich im Voraus zu sagen, welche Menge an Strom ein Solarmodul produzieren wird: Die Produktion wird unterschiedlich sein, je nachdem, wo Sie es installieren und sogar je nach der Position, die Sie ihm geben.
Das Ziel dieses Artikels ist es, Ihnen zu helfen, die tatsächliche Produktion an dem Ort zu bewerten, an dem Sie planen, Ihre Solarmodule zu installieren.
Watt, Watt-Peak, Wattstunde?
Die Leistung von Solarmodulen wird in Watt-Peak ausgedrückt: Ein 1kWp-Modul produziert unter Standardbedingungen eine Leistung von 1kW, die produzierte Energie beträgt also 1kWh pro Stunde unter denselben Bedingungen. Aber Vorsicht, das gilt nur im Labor, für eine reale Installation gibt es keinen direkten Zusammenhang zwischen Watt-Peak, Watt und Wattstunde!
Die unter realen Bedingungen produzierte Energie wird im Allgemeinen deutlich geringer sein als die, die unter Standardbedingungen produziert worden wäre. Sie hängt im Wesentlichen von 3 Faktoren ab:
- die tägliche globale Strahlung, das heißt die Sonneneinstrahlung
- die Position der Solarmodule (Ausrichtung und Neigung)
- die Temperatur
Es gibt zwei Möglichkeiten, die Produktion zu berechnen:
- Sie können eine Simulationssoftware für die Sonneneinstrahlung verwenden, zum Beispiel die, die die Europäische Union kostenlos anbietet, um das Solarpotenzial überall in Europa oder Afrika zu berechnen
- Wenn Sie kein Werkzeug finden, das Ihren Bedürfnissen entspricht, oder wenn Sie die von einer Software bereitgestellten Ergebnisse selbst überprüfen möchten, sollten Sie die folgende Methode verwenden.
Erster Schritt: die Sonne
Zunächst müssen Sie herausfinden, wie viel Energie die Sonne täglich in Ihrer Region liefert. Diese Menge wird als tägliche Bestrahlung oder tägliche Globalstrahlung oder integrierte Sonnenstrahlung bezeichnet und wird in Wattstunden pro Quadratmeter pro Tag (Wh/m²/d) für einen bestimmten Neigungswinkel ausgedrückt.
Diese Daten können von meteorologischen Diensten oder Fachleuten (zum Beispiel Ihrem Solarpanel-Lieferanten) bezogen werden.
Der Sonnenschein variiert natürlich je nach Jahreszeit, daher wird er oft als monatlicher Durchschnitt angegeben. In der Praxis interessiert uns vor allem der Wert des schlechtesten Monats (im Winter in gemäßigten Zonen, während der Regenzeit in äquatorialen und tropischen Zonen), da das Ziel darin besteht, eine Solaranlage zu entwerfen, die den Energiebedarf das ganze Jahr über decken kann: Wer das Größte kann, kann auch das Kleinste, die Dimensionierung wird im Allgemeinen auf den schlechtesten Monat basieren.
Der Wert des besten Monats kann auch interessant sein, um eine Vorstellung von der maximalen Produktion der Anlage zu bekommen.
Der angegebene Wert hängt auch vom Winkel ab, unter dem die Messung durchgeführt wurde. In der Regel wird die Messung horizontal durchgeführt. Wenn Sie die Bestrahlung in einem anderen Winkel erhalten möchten, teilen Sie einfach den horizontalen Wert durch den Kosinus des interessierenden Winkels.
Verluste durch die Ausrichtung der Paneele
Der Winkel, den die Sonnenstrahlen mit dem Solarpanel bilden, wird als Einfallswinkel (α) bezeichnet. Die Produktion ist maximal, wenn die Sonnenstrahlen die Oberfläche des Panels senkrecht um Mittag (Sonnenzeit) erreichen.
Im Allgemeinen versucht man, die Produktion während des Monats mit der geringsten Sonneneinstrahlung zu optimieren: Die Sonnenstrahlen sollten also in diesem Monat senkrecht auf das Panel treffen.
Für weitere Informationen zu diesem Thema siehe den Artikel: Die optimale Ausrichtung und Neigung für ein Solarpanel finden
Verluste durch die Temperatur
Die Spitzenleistung wird für eine Temperatur von 25°C angegeben. Wenn die tatsächliche Temperatur deutlich über diesem Wert liegt, muss dies berücksichtigt werden. Die Verluste betragen dann 0,4% pro Grad für eine mono- oder polykristalline Zelle (die häufigsten) und 0,3% pro Grad für andere Technologien.
Achtung: Es handelt sich um die Temperatur des Solarpanels und nicht um die Umgebungstemperatur. Die Temperatur des Panels ist höher als die Lufttemperatur (zum Beispiel um 10°C).
Abschließend
Die Energie, die für 1kWc installiert wird, beträgt ungefähr:
Tägliche Globalstrahlung x sin(α) x (1 - (Temperatur - 25) x 0,004)