Photovoltaikmodule und deren Hinterlüftung

Bei jeder technischen Anlage sind alle wesentlichen Bauteile von ihrer Temperatur abhängig. Je nach Temperatur können diese dem Gesamtkonzept eine verstärkende oder schwächende Wirkung geben.
Bei Photovoltaiksystemen sind die einzelnen Zellen, im Verbund Module, von Temperaturschwankungen betroffen. Grundsätzlich gilt der Grundsatz, dass sich die Betriebsgrenzen bei -40 und +90 Grad Celsius befinden. Doch auch in diesem Rahmen ist der Wirkungsgrad bei bestimmten Temperaturbereichen suboptimal. Es gilt der Leitsatz „je kälter, desto besser“.

Einflussfaktoren

Wie eben schon beschrieben, ist es für eine effiziente Stromproduktion besser, wenn die verbauten Photovoltaikmodule kalt sind. Der Leistungsverlust durch Temperaturschwankungen kann optimal durch den dazugehörigen Temperaturkoeffizienten beschrieben werden. Jeder Werkstoff reagiert auf Temperaturschwankungen, indem er sich ausdehnt oder zusammenzieht. In Korrelation dazu ändern sich die internen Widerstände, welche genutzt werden, um ein Verhältnis zwischen einer Temperaturänderung und einer Leistungsänderung innerhalb des jeweiligen Photovoltaikmoduls zu erstellen.

Meistens wird als Referenzwert eine Nominaltemperatur von 25° Celsius sowie eine Sonneneinstrahlung von 1000 W/m² genommen. Bei kristallinen Photovoltaikmodulen liegt der Temperaturkoeffizient bei circa -0,4 % pro einem Grad. Im Sommer werden Photovoltaikmodule öfters bis zu 70° Celsius heiß, welches einen Leistungsabfall von 18 % bedeutet.

Hierzu werden Hinterlüftungen verbaut.

Anordnung und Verbau

Um eine effiziente Hinterlüftung zu garantieren, muss mit einem ausreichenden Abstand zum Dach begonnen werden. Hier wird ein Abstand zur Dachhaut von circa 10 Zentimetern empfohlen.

Bei der Hinterlüftung von kleineren Photovoltaikanlagen wird auf den Kamineffekt gebaut. Maßgebliche Vorteile sind die fehlenden bewegten Bauteile, welches weiterhin bedeutet, dass weniger Wartungsarbeiten fällig sind und die Hinterlüftung durch den natürlichen Effekt keinen zusätzlichen Strom verbraucht.
Der Kamineffekt ist auf Konvektion der Luft zurückzuführen. Wärme Luft steigt auf, kältere sinkt ab. So entsteht ein Luftzug welcher dann ständig die heiße Luft zwischen Dach und Modulunterseite abtransportiert.

Auch, wenn diese Hinterlüftung weitestgehend wartungsarm ist, müssen die Einzugs- und Auslassschlitze sowie die Zwischenräume in regelmäßigen Abständen auf Fremdkörper wie Laub kontrolliert werden.

Bei gebäudeintegrierten Anlagen, entweder direkt in die Dachhaut oder die Fassade eingelassen, ist eine Nutzung der natürlichen Konvektion oftmals nicht möglich. Hier müssten Ventilatoren eingebaut werden, welche dann aber mit Strom verbrauchen würden. Dieses Verfahren hat sich noch nicht wirtschaftlich rechnen können, weshalb der Verlust in Kauf genommen wird.

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