Kilowatt peak

Die Nennleistung oder Kilowatt peak ist die Nennleistung von photovoltaischen Geräten wie Solarzellen, -modulen und -systemen. Sie wird durch Messung des elektrischen Stroms und der Spannung in einem Stromkreis bestimmt, wobei der Widerstand unter genau festgelegten Bedingungen verändert wird. Die Nennleistung ist für die Planung einer Anlage wichtig, um die Verkabelung und die Wechselrichter richtig zu dimensionieren.

Die Spitzenleistung ist nicht identisch mit der Leistung unter tatsächlichen Abstrahlungsbedingungen. In der Praxis liegt sie wegen der starken Erwärmung der Solarzellen etwa 15 bis 20 % niedriger. Außerdem wird bei Anlagen, in denen Strom in Wechselstrom umgewandelt wird, wie z. B. bei Solarkraftwerken, die tatsächliche Gesamtstromerzeugungskapazität durch den Wechselrichter begrenzt, der aus wirtschaftlichen Gründen in der Regel für eine geringere Spitzenleistung ausgelegt ist als die Solaranlage. Da die Gleichstromspitzenleistung nur wenige Stunden im Jahr erreicht wird, kann durch die Verwendung eines kleineren Wechselrichters Geld für den Wechselrichter gespart werden, während nur ein sehr kleiner Teil der gesamten Energieerzeugung verschwendet wird. Die Kapazität des Kraftwerks nach der Gleichstrom-Wechselstrom-Wandlung wird in der Regel in WAC und nicht in KWp angegeben.

Standard test conditions

Die Nennleistung von Solaranlagen wird unter Standardtestbedingungen (STC) gemessen. Diese sind in den Normen IEC 61215, IEC 61646 und UL 1703 festgelegt. Die Lichtintensität beträgt 1000 W/m2 in einem Spektrum, das dem Sonnenlicht entspricht.Das Spektrum spiegelt Sonnenlicht wider, welches im Sommer auf die Erdoberfläche bei 35° nördlicher Breite und der Luftmasse 1,5 trifft. Die Temperatur der Zellen muss hierbei 25 °C betragen.
Die Leistung wird gemessen, während die Widerstandslast am Modul zwischen einem offenen und einem geschlossenen Kreislauf, dementsprechend zwischen maximalem und minimalem Widerstand, variiert wird. Die höchste so gemessene Leistung ist die „Nennleistung“ des Moduls in Watt.

Diese Nennleistung, geteilt durch die Lichtleistung, die auf eine bestimmte Fläche eines photovoltaischen Geräts fällt, definiert den Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad ist dann das Verhältnis zwischen der elektrischen Leistung des Geräts und der einfallenden Energie des Sonnenlichts.

Kosten pro Watt

Obwohl die Kilowatt peak ein praktisches Maß ist und in der Photovoltaikbranche die standardisierte Zahl ist, auf der Preise, Umsätze und Wachstumszahlen basieren, ist sie wohl nicht die wichtigste Zahl für die tatsächliche Leistung. Da die Aufgabe eines Solarmoduls darin besteht, Strom zu minimalen Kosten zu erzeugen, sollte die unter realen Bedingungen erzeugte Strommenge im Verhältnis zu den Kosten die wichtigste Kennzahl sein, die es zu bewerten gilt. Dieses Maß für die Kosten pro Watt ist in der Branche weit verbreitet.

Es kann vorkommen, dass ein Solarpaneel der Marke A und ein Paneel der Marke B im Labortest genau dieselbe Watt-Spitzenleistung erbringen, ihre Leistungsabgabe in einer realen Anlage jedoch unterschiedlich ist. Dieser Unterschied kann auf unterschiedliche Degradationsraten bei höheren Temperaturen zurückzuführen sein. Gleichzeitig kann Marke A zwar weniger produktiv sein als Marke B, aber auch weniger kosten, sodass sie möglicherweise einen finanziellen Vorteil bietet.
Ein anderes Szenario kann ebenfalls zutreffen: Ein teureres Panel kann so viel mehr Leistung erzeugen, dass es ein billigeres Panel finanziell übertrifft. Eine genaue Analyse der langfristigen Leistung im Vergleich zu den Kosten, sowohl der anfänglichen als auch der laufenden Kosten, ist erforderlich, um festzustellen, welches Panel dem Eigentümer bessere finanzielle Ergebnisse bescheren kann.

Leistung unter Realbedingungen

Die Leistung von Photovoltaikanlagen hängt von der Intensität der Sonneneinstrahlung und anderen Bedingungen ab. Je mehr Sonne, desto mehr Strom wird das Solarmodul erzeugen. Verluste im Vergleich zur Leistung unter optimalen Bedingungen entstehen durch eine nicht ideale Ausrichtung des Moduls in Bezug auf Neigung und/oder Azimut, eine höhere Temperatur, eine ungleiche Modulleistung,dem Alterungsfaktor, Verschmutzung und die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Die von einem Modul unter realen Bedingungen erzeugte Leistung kann die Nennleistung übersteigen, wenn die Intensität des Sonnenlichts 1000 W/m2 übersteigt, wie es etwa während der Mittagszeit im Sommer in Deutschland der Fall ist.

Die Nennleistung von Solaranlagen ist nicht mit der Nennleistung konventioneller Kraftwerke auf dem Typenschild vergleichbar, da es einen großen Unterschied zwischen der Gleich- und der Wechselstromleistung gibt. Die Nettoleistung, die von einem Kohle- oder Kernkraftwerk eingespeist werden kann, beträgt nach Abzug des Eigenverbrauchs etwa 90 % der auf dem Typenschild angegebenen Nennleistung.

Häufig gestellte Fragen zum Thema Kilowatt peak

Was bedeutet Kilowatt peak (kWp) im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen?

Kilowatt peak (kWp) ist eine Maßeinheit, die die maximale Leistung einer Photovoltaikanlage unter Standardtestbedingungen (STC) angibt. STC umfassen eine Modultemperatur von 25 Grad Celsius, eine Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter und eine spektrale Verteilung der Sonnenstrahlung von 1,5 (AM 1,5). Die Angabe in kWp ermöglicht den Vergleich der Leistungsfähigkeit verschiedener Solarmodule und Photovoltaikanlagen.

Wie unterscheidet sich Kilowatt peak von Kilowattstunden?

Während Kilowatt peak (kWp) die maximale Leistung einer Photovoltaikanlage angibt, bezieht sich Kilowattstunde (kWh) auf die erzeugte Energiemenge über einen bestimmten Zeitraum. Ein Kilowatt (kW) entspricht 1.000 Watt, und eine Kilowattstunde ist die Menge an Energie, die verbraucht oder erzeugt wird, wenn eine Leistung von einem Kilowatt für eine Stunde anhält. Bei Photovoltaikanlagen wird die erwartete Energieerzeugung meist in kWh pro Jahr angegeben.

Wie kann ich die Jahreserzeugung meiner Photovoltaikanlage in Kilowattstunden berechnen, wenn ich die Kilowatt peak kenne?

Um die Jahreserzeugung Ihrer Photovoltaikanlage in Kilowattstunden zu berechnen, benötigen Sie zusätzlich zur Kilowatt peak-Angabe die durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung an Ihrem Standort und den Systemwirkungsgrad. Der Systemwirkungsgrad berücksichtigt Verluste durch Temperatur, Verschattung, Wirkungsgrad des Wechselrichters und andere Faktoren. Die Berechnung erfolgt nach der folgenden Formel:

Jahreserzeugung (kWh) = Kilowatt peak (kWp) × Durchschnittliche jährliche Sonneneinstrahlung (kWh/m²) × Systemwirkungsgrad (%)

Wie hängt die Größe meiner Photovoltaikanlage mit der Kilowatt peak-Angabe zusammen?

Die Größe Ihrer Photovoltaikanlage, also die Anzahl und Größe der installierten Solarmodule, beeinflusst direkt die Kilowatt peak-Angabe. Je größer die Anlage und je mehr Solarmodule installiert sind, desto höher ist die Kilowatt peak-Leistung. Die Gesamtleistung der Anlage ergibt sich aus der Summe der Nennleistungen der einzelnen Solarmodule, die jeweils unter Standardtestbedingungen (STC) gemessen werden.