Kennzahlen von Solaranlagen

Leistung

Von welchen Kennzahlen ist hier nun die Rede? Die beiden wichtigsten sind die elektrische Leistung oder auch Nennleistung genannt in kW, der Stromertrag in kWh und die Spitzenleistung oder Peakleistung genannt in kWp. Als kleine Erklärung: In der Physik wird Leistung als Arbeit pro Zeiteinheit definiert. Da Arbeit nichts anderes als die Umwandlung von Energie ist, kann Leistung auch im elektrotechnischen Sinne definiert werden. Die Arbeit wird hier in den Solarzellen verrichtet und dadurch die Energie des Lichtes in elektrische Energie umgewandelt. Die elektrische Leistung bei Solaranlagen ist somit die Menge an Sonnenenergie, die in elektrische Energie pro Zeiteinheit in einer Solaranlage umgewandelt werden kann.

Wirkungsgrad

Weitere Kennzahlen sind der Wirkungsgrad der Leistungselektronik und der Solarmodule sowie die Ladekapazität der Batterie. Der Wirkungsgrad ist das Verhältnis zwischen aufgewendeter Energie und nutzbarer Energie. Alte Glühbirnen sind dafür das perfekte Beispiel. Es wird viel Energie gebraucht,

um den Glühdraht in der Birne zum Leuchten zu bringen. Jetzt leuchtet die Glühbirne und erzeugt Licht. Jedoch werden Glühbirnen sehr heiß. Kein Wunder, denn der Wirkungsgrad liegt in diesem Fall bei ca. 5 %. Das heißt, nur 5 % des benötigten Stroms werden in Licht umgewandelt und sinnvoll genutzt. Der Rest geht in Wärmestrahlung verloren. Genauso ist es bei Solarzellen und der Leistungselektronik, nur dass die Wirkungsgrade hier viel höher sind.

Solarmodule bzw. Solarzellen haben je nach Herstellungsart und Aufbau einen Wirkungsgrad von 8 bis 24 %. Wobei experimentelle Solarzellen höhere Werte erreichen können. Wechselrichter hingegen haben einen Wirkungsgrad von ca. 96 %.

Batterie-Kennzahlen

Bei Batterie-Kennzahlen sind sich die einzelnen Fachbereiche nicht einig. In der Solartechnik werden in der Praxis andere Kennzahlen herangezogen als bspw. in der klassischen Elektrotechnik. Jedoch geht es hier letztendlich um Solaranlagen und deren Kennzahlen. Deswegen werden nur die dafür relevanten Kennzahlen betrachtet.

Die Ladekapazität wird bei Batterien in der Praxis, genauso wie bei Solarmodulen, auch in kWh gemessen. Damit ist die Energie gemeint, welche die Batterie über einen bestimmten Zeitraum abgeben kann und von verschiedenen Verbrauchern verwendet werden kann.

Die Lade- und Entladeleistung bei Batterien wird ebenfalls in kW gemessen. Mit Hilfe dieser Kennzahl kann die Lade- und Entladegeschwindigkeit der Batterie gemessen werden. Je höher die Ent-/Ladeleistung, desto mehr Strom kann in derselben Zeit in oder aus der Batterie fließen.

C-Rate

In der Batterietechnik wird neben den zuvor genannten Kennzahlen zusätzlich die C-Rate verwendet.

Diese stellt das Verhältnis zwischen Ent-/Ladeleistung und der Batteriekapazität dar (siehe Formel). Die C-Rate zeigt, wie schnell sich eine Batterie im Verhältnis zu ihrer Kapazität auf- und entladen kann.

Beispiele für die C-Rate

Ein Beispiel:

Eine Batterie mit einer Entlade- bzw. Ladeleistung von 10 kW hat eine Kapazität von 20 kWh und hat somit eine C-Rate  von 0,5C. Das heißt, die Batterie lädt bzw. entlädt sich innerhalb von 2 Stunden. Um ein besseres Gefühl für diesen abstrakten Wert zu bekommen, soll die folgende Tabelle als Unterstützung dienen.

Definition C-Rate

C = C-Rate:

Stellt das Verhältnis zwischen Ent-/Ladeleistung und Kapazität der Batterie dar. C = Ent-/Ladeleistung / Batteriekapazität. Eine Batterie mit 1kW Ent-/Ladeleistung und einer Kapazität von 1 kWh hat eine C-Rate von 1 bzw. 1C..