Energieeffizienz und Verschlechterung von Solarmodulen im Laufe der Zeit

Die Effizienz und Langlebigkeit von Solarmodulen sind entscheidende Faktoren für die Nachhaltigkeit in der Solarindustrie. Das Verständnis des Gleichgewichts zwischen der Nutzung des Sonnenlichts für eine optimale Energieumwandlung und der unvermeidlichen Leistungsminderung ist unerlässlich. Heute untersuchen wir die Effizienz von Solarmodulen und erklären, warum sie mit der Zeit nachlässt.

Energieeffizienz und Verschlechterung von Solarmodulen im Laufe der Zeit

Der Prozess der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mittels Photovoltaik wird als Energieeffizienz von Solarmodulen bezeichnet. Sie wird durch die pro Flächeneinheit erzeugte Energiemenge bestimmt. Eine höhere Energieausbeute pro Flächeneinheit bedeutet eine höhere Effizienz, während eine niedrigere Energieausbeute eine geringere Effizienzprognose bedeutet.

Allerdings lässt mit der Zeit die Effizienz von Solarmodulen nach, was ihre Lebensdauer allmählich verkürzt.

Das Nationale Labor für Erneuerbare Energien (National Renewable Energy Laboratory) gibt an, dass die Degradationsrate bei etwa 0.5 bis 0.8 Prozent pro Jahr liegt , jedoch je nach Modell, Marke und Art der Paneele variiert.

Faktoren, die die Degradation von PV-Modulen von Solarmodulen beeinflussen

1. Lichtinduzierte Degradation: Dieses Phänomen betrifft Solarzellen, deren Effizienz bei der ersten Sonneneinstrahlung vorübergehend abnimmt. Ursache hierfür ist die Bewegung von Bor und Sauerstoff innerhalb der Siliziumzellen.

2. Degradation aufgrund von Potentialinduktion: Der Prozess, bei dem PV in den Solarmodulen durch den Stromfluss zwischen Zellen und anderen Komponenten entsteht, verursacht den Leistungsverlust.

3. Alterungsbedingte Degradation: PV-Module verlieren nach jahrelangem Betrieb aufgrund von Umwelteinflüssen und thermischer Belastung ihre Leistungsfähigkeit.

4. Rückseitenfolienfehler: Bei einem PV-Modul dient die Rückseitenfolie als rückseitige Schutzschicht und besteht aus Polyvinylfluorid-Polymermaterial. Verfärbt sich diese Folie, kann es zur Bildung von Delaminationsblasen und damit zu einer Degradation kommen.

Siehe auch: 10 Möglichkeiten, Solarmodule vor Hagel zu schützen

Rechner für die Effizienz von Solarmodulen

Zur Berechnung des Wirkungsgrades dient folgende Formel 

Solareffizienz in Prozent (%) = ((Maximale Leistung / Fläche)/(1000)) * 100 %

• Die maximale Leistung ist die höchste Energieabgabe des Panels, angegeben in Watt (W).
• Mit Fläche ist die Oberfläche des Solarmoduls gemeint, die in Quadratmetern (m²) angegeben wird.

Beispielsweise beträgt die maximale Leistung eines Panels 200 W und hat eine Fläche von 1 m².

Mit der Formel zur Energieeffizienz von Solarmodulen erhalten wir:

Effizienz (%) = ((200/1)/1000)*100% = 20%

Maximale Effizienz der Solarzelle

Das Nationale Labor für Erneuerbare Energien (NREL) des Energieministeriums gibt in seinen Studien an, dass der höchste Wirkungsgrad bei einer Dreifachsolarzelle 39.5 % beträgt.

Der höchste jemals gemessene Wirkungsgrad für Solarzellen liegt jedoch bei 47.1 % und wurde für Mehrfachsolarzellen mit Konzentratorstruktur erzielt.

Anmerkung: Dieser bemerkenswerte Rekord wurde unter Laborbedingungen mit hochkonzentriertem Licht aufgestellt.

Warum ist die Effizienz von Solarmodulen gering?

Hier sind einige häufige Gründe für die niedrige Effizienzprognose für Solarmodule:

1. Standortabhängigkeit: Werden Solarpaneele in Regionen mit geringerer Sonneneinstrahlung oder häufig bewölkten Gebieten aufgestellt, wirkt sich das Licht auf die Effizienz aus.

2. Herstellungsfehler: Investieren Sie beim Kauf in hochwertige Paneele für eine lange Haltbarkeit; schlecht hergestellte Paneele sind im Laufe der Zeit anfällig für Verschleißerscheinungen.

3. Probleme mit dem Wechselrichter: Der Wechselrichter kann sich ebenfalls auf die Funktionen auswirken und zu einer geringeren Leistung führen.

4. Wartung: Da die Paneele im Freien stehen, sammeln sich Staub, Vogelkot und Schmutz an, was die Sonneneinstrahlung beeinträchtigt. Eine regelmäßige Reinigung der Paneele ist daher unerlässlich, um eine optimale Leistung zu gewährleisten.

5. Technische Verluste: Leistungsverluste in der Verkabelung, den Verbindungen und den elektrischen Komponenten der Solaranlage können zu einer Verringerung der Effizienz beitragen.

6. Aufstellwinkel: Dieser ist für die Einrichtung von Solarmodulen wichtig. Ein ungünstiger Winkel oder eine falsche Ausrichtung verringern die Wahrscheinlichkeit, dass die Module direktem Sonnenlicht ausgesetzt sind, was die Effizienz mindert.

Sie können sich auch die Möglichkeiten zur Steigerung der Panel-Effizienz ansehen.

Degradationskurve von Solarmodulen

Die untenstehende Grafik zeigt die Abnahme der Effizienz von Solarmodulen im Laufe der Zeit und hilft uns, deren langfristige Leistungsfähigkeit zu verstehen.

Kostendiagramm für Solarmodule im Zeitverlauf

Seit ihrer Einführung sind die Kosten für Solarmodule gesunken, was sie zu einer kostengünstigen natürlichen Energiequelle für die Menschheit macht.

Die folgenden allgemeinen Trends beschreiben die Veränderungen der Paneelkosten im Laufe der Zeit.

1. Anlaufkosten (1975–1990): In der Anfangszeit war die Solartechnologie neu und teuer. Die Produktion selbst war kostspieliger, und es dauerte einige Zeit, bis ein hoher Wirkungsgrad erreicht wurde.

2. Rasanter Kostenrückgang (1990–2000): Mit dem technologischen Fortschritt verbesserten sich auch die Produktionsbedingungen, und staatliche Förderprogramme trugen dazu bei. In diesem Zeitraum sanken die Kosten allmählich.

3. Weiterer Kostenrückgang (2000-2010): Mit steigender Nachfrage nahm der Wettbewerb unter den Herstellern zu, sodass ein Überangebot entstand, was zu einem Preisverfall führte.

4. Erhöhte Bezahlbarkeit (2010er-2020er Jahre): Netzparität, bei der die Kosten für Solarstrom gleich hoch oder sogar niedriger sind als die Kosten für herkömmlichen Netzstrom; dadurch wird Solarstrom sowohl für private als auch für gewerbliche Projekte erschwinglich.

Dies ist das Diagramm, in dem Sie die Kostenentwicklung im Laufe der Jahre visualisieren können.

Querverweis: Kostenanalyse der Solarzellenherstellung

Werden Effizienzverluste bei Garantien für Solarmodule berücksichtigt?

Ja , die Hersteller geben Garantien, die sicherstellen, dass die Module nach einem Jahr noch mindestens 97.5 % ihrer Effizienz und nach etwa 25 Jahren noch ca. 85 % aufweisen. Der Effizienzverlust ist jedoch je nach Solarmarke unterschiedlich.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass der allmähliche Rückgang der Effizienz oder die Degradation die langfristige Leistung von Solarmodulen beeinträchtigt. Dies hängt von den Herstellungsprozessen ab; Industriestandards enthalten jedoch häufig Degradationsgarantien, die den erwarteten Effizienzverlust über eine bestimmte Anzahl von Jahren festlegen. Weitere informative Inhalte finden Sie in unseren Blogbeiträgen.

Empfehlung: Vollständiger Leitfaden zum Schneefang für Solarpaneele