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Systemwirkungsgrad

Der Systemwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage ist entscheidend für deren Effizienz und Ertrag. Er setzt sich aus dem energetischen Wirkungsgrad der Solarzellen, Anpassungs- und Umwandlungswirkungsgraden zusammen. Die Optimierung des Systemwirkungsgrades erfordert hochwertige Komponenten und eine sorgfältige Abstimmung aller Anlagenteile. Wirkungsgrade der Solarzellen variieren je nach Typ; monokristalline Zellen bieten die höchsten Werte. Verluste durch Verkabelung und die Effizienz des Wechselrichters sind zentrale Faktoren. Kurze Kabelwege und geringe Kabelquerschnitte sowie die richtige Wahl und Platzierung des Wechselrichters tragen zur Maximierung des Systemwirkungsgrades bei.
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    Der Systemwirkungsgrad ist als Summe der Wirkungsgrade der einzelnen Komponenten der zentrale und elementare Bestandteil, um die Wirtschaftlichkeit und Rentabilität einer Photovoltaikanlage zu bemessen. Der Systemwirkungsgrad beschreibt, wie hoch die Effizienz und die Leistungsfähigkeit der Photovoltaikanlage ist, und bestimmt damit maßgeblich den Ertrag.

    Definition

    Der Systemwirkungsgrad wird aus der Summe aller einzelnen Wirkungsgrade, also der energetische Wirkungsgrad sowie der Anpassungs- und Umwandlungswirkungsgrad, der gesamten Anlage definiert. Das heißt, dass neben den zentralen Bestandteilen wie dem Wechselrichter und der Solarmodulen auch die Leistungsverluste des Kabelwerks mit einberechnet.
    Durch die Einbeziehung aller Faktoren ergibt sich so ein realistischer Wirkungsgrad, welcher angibt, wie viel Primärenergie maximal in Solarstrom umgewandelt werden kann.

    Einflussfaktoren

    Als der aussagekräftigste Wirkungsgrad ist der Systemwirkungsgrad die optimale Aussage über die Effizienz des Systems. Folgende Parameter werden mit einberechnet.

    • Wirkungsgrad der Solarzellen:
      Solarzellen besitzen je nach Herstellungsprozess, Materialqualität und verwendeten Materialien verschiedene Wirkungsgrade. Monokristalline Solarzellen erreichen derzeit einen Wirkungsgrad von bis zu 22 % wobei polykristalline Solarzellen bei 15 bis 20 % liegen. Hier ist anzumerken, dass diese Wirkungsgrade mit unter Laborbedingungen aufgestellt werden. In der Praxis werden diese leicht darunter liegen.
    • Leistungsverluste:
      Die Verkabelung zwischen den einzelnen technischen Komponenten hat einen doch sehr hohen Einfluss auf den gesamten Wirkungsgrad. Diese Verluste sind abhängig von dem Kabelquerschnitt und der gesamten Länge der Kabel. Grundsätzlich gilt, je länger die Verkabelung ist, desto höher ist der energetische Verlust. Große Kabelquerschnitte erhöhen den Widerstand und erhöhen die Verluste. Weiterhin ist der Verlust auf der Wechselstromseite des Wechselrichters höher als auf der Gleichstromseite. Daher ist der Aufstellort des Wechselrichters von großer Bedeutung.
    • Wechselrichter:
      Für den Systemwirkungsgrad ist der Wechselrichter neben dem der Solarzellen der wichtigste Faktor für die Bemessung. Hier ist es sinnvoll, bei der Wahl des Wechselrichters die Spezifikationen der ausgewählten Solarzellen bereits zu kennen.

    Optimierungsmöglichkeiten

    Um den Systemwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage optimiert werden, kann hier an zwei Stellen angesetzt werden. Wichtigste Grundlage ist, dass die einzelnen technischen Komponenten bereits einen hohen Wirkungsgrad besitzen und optimal aufeinander abgestimmt sind. Die Leitungsverluste müssen möglichst klein, durch insgesamt kurze Kabellängen und geringe Kabelquerschnitte.

    Carsten Steffen
    Autor: Carsten Steffen
    Carsten Steffen, Gründer von photovoltaik.sh, bringt sein tiefes Verständnis für Photovoltaik und seine Begeisterung für erneuerbare Energien ein, um Kunden in Schleswig-Holstein seit 2021 schneller und kostengünstiger zu ihrer eigenen Photovoltaikanlage zu verhelfen. Ermöglicht wird das Dank der Zusammenarbeit mit lokalen Solarteuren. Regelmäßige Schulungen runden unsere Expertise ab. Mit der Gründung von photovoltaik.sh sind wir Ihr vertrauenswürdigen Partner für alle, die ihren Stromverbrauch nachhaltig gestalten möchten.
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