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Solarenergie Wirkungsgrad




Der Wirkungsgrad spielt bei der Solarenergie eine wichtige Rolle. Je nach Anlage und Anlagetechnik gibt es verschiedene Wirkungsgrade. Hier unterscheidet man zwischen Kollektorwirkungsgrad (Solarthermie), Zellwirkungsgrad (Fotovoltaik), Anlagenwirkungsgrad und Systemwirkungsgrad. Wirkungsgrad bei der Solarthermie Der Wirkungsgrad des Solarkollektors einer Solarthermie-Anlage errechnet sich aus dem Anteil der Globalstrahlungsleistung, die auf die Fläche des Kollektors trifft und tatsächlich in nutzbare Energie umgewandelt werden kann. Diese Leistung ist nicht konstant. Sie ergibt sich aus der jeweiligen Strahlungsleistung. Sie wird vom Wetter, vom Standort, von Tageszeiten und von den Jahreszeiten beeinflusst. Die größte Rolle spielt die Temperatur. Ganz entscheidend ist die Differenz der Temperatur zwischen Absorber- und der Umgebungstemperatur des Kollektors. Grundsätzlich gilt: Je höher die Temperatur des Absorbers und je niedriger die Außentemperatur, desto mehr Wärme geht verloren. Das ergibt sich aus der Wärmestrahlung, Konvektion, Wärmeübertragung an die Luft und über die Wärmeleitung. Bei der Wärmeleitung ist entscheidend, wie viel Wärme über die festen Körper in der Umgebung, zum Beispiel der Rahmen des Kollektors, verloren gehen. Die Kollektoren einer thermischen Solaranlage haben einen Wirkungsgrad von etwa 50 %. Der optische Wirkungsgrad bei Solarthermie-Anlagen Der optische Wirkungsgrad wird auch Konversionsfaktor genannt. Er gibt den maximalen Wirkungsgrad eines Solarkollektors an. Dieser wird aus dem Absorptionsvermögen des Absorbers und der Lichtdurchlässigkeit der Glasabdeckung angegeben. Der Wert unterliegt Schwankungen. Allgemein gültig ist, dass der Wert bei hochmodernen Anlagen zwischen 80% und 90% liegt. Der Verlust kommt durch die Reflexion der Glasabdeckung und einem bestimmten Teil des nicht absorbierten Sonnenlichtes zustande. Eine hundertprozentige Leistung tritt nur dann auf, wenn die Temperatur des Absorbers genauso hoch ist wie Umgebungstemperatur. Der Anlagenwirkungsgrad bei Solarthermiee-Anlagen Mit dem Anlagewirkungsgrad wird der Wert angegeben, der sich von der Solarflüssigkeit in den Speicher eintretenden Wärme und der auf die Kollektoren einstrahlende Sonnenenergie ergibt. Dieser Wirkungsgrad wird für die Ertragsrechnung und die Garantieleistung einer Anlage verwendet. Er wird meistens nicht als aktueller Wert anerkannt, sondern wird über einen bestimmten Zeitpunkt hinaus errechnet. Allgemein sagt man, dass der Anlagewirkungsgrad die Leistungsfähigkeit einer Solaranlage über einen Zeitraum von mehreren Jahren angibt. Der Systemwirkungsgrad bei Solarthermie-Anlagen Der Systemwirkungsgrad für Solarthermie-Anlagen gibt den gesamten Wirkungsgrad an. Dieser besteht aus dem einzelnen Wirkungsgrad des Kollektors, der Rohrleitung, des Speichers und des Wärmetauschers. Der Weg zu der Verbrauchsstelle wird ebenfalls berücksichtigt. In diesen Wert fließt der Wärmeverlust, der durch das Zurücklegen des Weges verloren geht, mit ein. Der hier entstandene Wärmeverlust wird auch als Rohrleitungsverlust bezeichnet. Unter dem Strich kann man sagen, dass der Systemwirkungsgrad den Wert angibt, den die eingestrahlte Sonnenenergie letztendlich auch in Warmwasser umwandeln kann. Der Zellwirkungsgrad von Photovoltaik-Anlagen Der Zellwirkungsgrad steht für die Höhe der elektrischen Energie, die durch die Einstrahlung auf die Zelle umgewandelt werden kann. Der Wert wird immer für eine einzige Zelle angegeben. Generell wird zwischen verschiedenen Modulen unterschieden, die auch eine unterschiedliche Leistung erzielen. Kristalline Silizium-Solarmodule wandeln zwischen 13% und 20% des eingestrahlten Sonnenlichtes in elektrische Energie um. Der Wirkungsgrad für Dünnschichtsolarmodule ist wesentlich geringer. Er liegt bei maximal 8%. Dafür sind dünnschichtige Solarmodule aber billiger in der Anschaffung. Angewandt werden sie meist, wenn ein großer Flächenverbrauch gewährleistet werden soll. Der Systemwirkungsgrad bei Photovoltaik-Anlagen Beim Systemwirkungsgrad für Photovoltaik-Anlagen werden verschiedene Kriterien berücksichtigt. Hier liegt das Hauptaugenmerk auf den zu erwartenden Verlusten. Diese entstehen in der Hauptsache am Wechselrichter, wenn der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Bei Inselsystemen kommt es zum Energieverlust bei der Akku-Speicherung. Letztendlich beeinflusst auch die Länge der Stromleitungen den Energiegewinn. Je nach Kabellänge kann es zu großen Verlusten kommen.

       

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