Modultemperatur
Die Modultemperatur hat starken Einfluss auf die Kennlinie der PV-Module.
Abbildung 3: Typischer Verlauf des Modulwirkungsgrads bei unterschiedlichen Modultemperaturen.
Die Module erwärmen sich in Abhängigkeit von der Einbausituation, der Modulkapazität, der Art der Modulaufstellung und der Einstrahlung.
Bei einem Simulationsintervall von einer Stunde wird die Modultemperatur $T_\text{Modul}$ statisch aus der Einstrahlung $E$, bezogen auf der Einstrahlung bei STC ($E_\text{STC} = 1000 ~\text{W/m}^2$), und einem Temperaturoffset abhängig von der Einbauart berechnet:
$$ T_\text{Modul} = T_\text{amb} + DT \cdot \frac{E}{E_\text{STC}} $$
Tabelle 1: Die Erwärmung DT gegenüber der Außentemperatur ist, z.B. bei Einstrahlung $E = 1000 ~\text{W/m}^2$
| DT | Einbausituation |
|---|---|
| 29 K | dachparallel, gut hinterlüftet |
| 32 K | dachintegriert – hinterlüftet |
| 43 K | dachintegriert – nicht hinterlüftet |
| 28 K | aufgeständert – Dach |
| 22 K | aufgeständert – Freifläche |
| 20 K | aufgeständert – Floating PV |
Quelle: DGS-Leitfaden Photovoltaische Anlagen, 3. Auflage, sowie Marco Rosa-Clot, Giuseppe Marco Tina, ‘Floating PV plants’ Academic Press, 2020.
Das statische Temperaturmodell ist für eine Simulation in Minutenzeitschritten mit wechselhafter Einstrahlung ungeeignet, da es die thermischen Trägheit des Moduls nicht berücksichtigt. Bei einem Simulationsintervall von einer Minute wird daher ein dynamisches Temperaturmodell verwendet. Das Modul wird hierbei durch eine Kapazität $C$ mit der Modultemperatur $T_\text{ Modul}$ abgebildet:
$$ \frac{dQ}{dt} = C \cdot \frac{dT_\text{Modul}}{dt} $$
Für die Berechnung der Wärmekapazität $C$ wird eine spezifische Wärmekapazität von $830\frac{\text{J}}{\text{kg K}}$ und eine Modulmasse gemäß Moduldatensatz verwendet.
Das Modul wird durch die Einstrahlung erwärmt. Dem stehen Wärmeverluste gegenüber:
$$ \frac{dQ_\text{Verluste}}{dt} = UA \cdot \left( T_\text{Modul} - T_\text{Amb} \right) $$
Die Wärmeverlustrate $UA$ wird aus dem statischen Temperaturoffset
$$ UA = \frac{E_\text{STC}}{DT} $$
ermittelt.
Siehe auch