Hitzesommer: Temperaturkoeffizient wird relevanter beim Kauf von Solarmodulen
Bedeutung des Temperaturkoeffizienten für Solarmodule steigt wegen Erderwärmung, Sommerhitze und Klimawandel.
Gewöhnlich ist der Wirkungsgrad von Photovoltaik-Modulen ein Hauptkriterium bei der Kaufentscheidung. Durch häufiger werdende extrem heiße Sommer wird der Zusammenhang zwischen steigender Modultemperatur und daraus resultierender sinkender Leistung, also der Temperaturkoeffizient, wichtiger. Denn viel Sonneneinstrahlung ist grundsätzlich gut für die Energieausbeute – aber lange Hitzeperioden sind es nicht.
Die Jahre 2018 und 2019 waren echte Hitzesommer, auch in Deutschland. Und nun warnt die Weltorganisation für Meteorologie (WMO), dass ein erneuter Hitzesommer auf der Nordhalbkugel bevorsteht. Einer der wärmsten seit Beginn der Wetteraufzeichnungen könnte es werden, so die Experten. Für die Betreiber von Photovoltaik-Anlagen ist das nicht unbedingt eine gute Nachricht.
Denn mit steigender Umgebungs- und damit auch Modultemperatur sinkt die Leistung des Moduls. Genau dieser Zusammenhang zwischen Temperatur und Leistung von Photovoltaik-Modulen wird mit dem Temperaturkoeffizienten erfasst. Da es wegen des Klimawandels wahrscheinlich ist, dass weitere sehr heiße Sommer folgen, gewinnt dieser Wert neben der Modulleistung bei der Kaufentscheidung an Bedeutung.
Der Temperaturkoeffizient beziffert, wie stark sich die Leistung eines Moduls verringert, wenn die Umgebungstemperatur um ein Grad Celsius erhöht wird. Je niedriger der Temperaturkoeffizient ist, desto besser ist es.
Um eine Vergleichbarkeit von PV-Modulen zu ermöglichen, wurden Standardtestbedingungen definiert. So werden die Modul-Kennwerte auf den Datenblättern basierend auf 1.000 Watt pro Quadratmeter Strahlung und einer Zelltemperatur von 25 Grad Celsius angegeben. An einem heißen Sommertag erreicht ein Modul aber schnell auch mal 60 oder vielleicht sogar 70 Grad Celsius.
Temperaturkoeffizient eines Panasonic-Moduls
Seit 2017 liegt der Temperaturkoeffizient der sogenannten HIT-Solarmodule von Panasonic bei -0,258 Prozent pro Grad Celsius Bedeutet: Bei einem 330-Watt-Modul reduziert sich die Leistung pro Grad Celsius Modulerwärmung um 0,851 Watt. Steigt die Modultemperatur von den standardmäßig zugrunde gelegten 25 Grad Celsius auf 26, ist es kein nennenswerter Verlust. Steigt die Modultemperatur an einem heißen Sommertag aber auf 60 Grad, ist das eine Differenz von 35 Grad und entspricht damit einem Verlust von 29,78 Watt. Die Modulleistung liegt dann noch bei 300 Watt.
Was nun nach einem großen Verlust klingt, ist im Vergleich zu herkömmlichen kristallinen PV-Modulen allerdings wenig. Denn bei diesen liegt der Temperaturkoeffizient üblicherweise zwischen -0,4 und -0,5 Prozent je Grad Celsius.
In konkreten Zahlen ausgedrückt: Erwärmt sich ein herkömmliches 330-Watt-Modul mit einem Temperaturkoeffizient von -0,5 Prozent von 25 auf 26 Grad Celsius, reduziert sich die Leistung um 1,65 Watt. Bei einem Temperaturanstieg auf 60 Grad, sind es 57,75 Watt. Die Modulleistung liegt dann nur noch bei 272 Watt.
Das entspricht einer Differenz zwischen herkömmlichem und Panasonic-Modul von etwa 28 Watt durch den Temperaturkoeffizienten in der ertragsstärksten Zeit. Anders ausgedrückt: Der Verlust ist bei herkömmlichen kristallinen Modulen beinahe doppelt so hoch wie bei einem Panasonic HIT-Modul mit Heterojunction-Technologie.
28 Prozent weniger Leistung wegen Temperaturkoeffizient
Die Differenz von 28 Watt macht bei einem 330 Watt-Modul rund 8,5 Prozent aus. Für den Anlagenbetreiber ist dies bares Geld, wie die nachfolgende Rechnung zeigt. Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt bei der Solarstrahlung in Süddeutschland im Schnitt circa 1.000 Kilowattstunden pro Kilowatt und Jahr.
Das bedeutet, eine PV-Anlage mit 10 Kilowatt Leistung produziert 10.000 Kilowattstunden Solarstrom pro Jahr. Wegen des besseren Temperaturkoeffizienten würde eine Anlage mit Panasonic-Modulen HIT-Solarmodul im Vergleich 8,5 Prozent Kilowattstunden Solarstrom mehr erzeugen, also 850 Kilowattstunden im Jahr. Mit einem Einspeisetarif von 10 Ct/kWh gerechnet, sind das 85 Euro mehr im Jahr. Bei 20 Jahren Laufzeit der EEG-Vergütung ist das ein nennenswerter Betrag.
Mit Blick auf häufiger werdende Hitzesommer lohnt es sich daher, bei der Modulauswahl auch einen Blick auf den Temperaturkoeffizienten zu werfen. Grundsätzlich ist zudem eine gute Belüftung der Module förderlich für den Solarertrag. Das sollte aber generell bei jeder Installation berücksichtigt werden.
Martin Ulrich Jendrischik, Jahrgang 1977, beschäftigt sich seit mehr als 15 Jahren als Journalist und Kommunikationsberater mit sauberen Technologien. 2009 gründete er Cleanthinking.de – Sauber in die Zukunft. Im Zentrum steht die Frage, wie Cleantech dazu beitragen kann, das Klimaproblem zu lösen. Die oft als sozial-ökologische Wandelprozesse beschriebenen Veränderungen begleitet der Autor und Diplom-Kaufmann Jendrischik intensiv. Als „Clean Planet Advocat“ bringt sich der gebürtige Heidelberger nicht nur in sozialen Netzwerken wie Twitter / X oder Linkedin und Facebook über die Cleanthinking-Kanäle ein.