Systemwirkungsgrad

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.

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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.

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