Energiebilanz

In dieser Übersicht wird die Energiebilanz der PV-Anlagen aufgelistet. Ausgehend von der auf die Modulfläche eintreffenden Globalstrahlung werden die Ertragsverluste sukzessive abgezogen.

Nach der Simulation einer PV-Anlage werden auf der Navigationsseite Ergebnisse die Energiebilanzen in der Baumansicht dargestellt.

Wählen Sie entweder die Hauptebene oder eines der Subsysteme, um die jeweilige Energiebilanz zu sehen:

• Energiebilanz: Energiebilanz der gesamten Anlage
• Einstrahlung: Das Strahlungssystem,
• Verschaltung: das System, das PV-Generator und MPP-Tracker abbildet und
• Wechselrichter: Wechselrichter mit AC-Seite zum Netzanschluss. Je nach Design der PV-Anlage können Subsysteme mehrfach vorkommen, mindestens jedoch einmal.

Gibt es mehr als ein Meteo-System (zum Beispiel durch unterschiedlich ausgerichtete Modulflächen), werden die Einzel-Bilanzen über die zugehörige Fläche des PV-Teilgenerators im Verhältnis zur Gesamtfläche der Anlage berechnet.

Bei mehreren Teilgenerator- und WR-Systemen werden die Einzelbilanzen aufsummiert.

Topologien

Die Gliederung der Energiebilanzen in der Baumansicht hängt von der Topologie der PV-Anlage ab.

Eine 1-1-1 Topologie setzt sich wie folgt zusammen:

• 1 Meteo-System: Alle Module sind gleich ausgerichtet und es gilt für alle die gleiche Strahlungsbilanz.
• 1 Teilgenerator-System: Die Module sind gleicher Bauart und alle zusammen an einen MPP-Tracker angeschlossen.
• 1 Wechselrichter-System: Nur ein Wechselrichter wird verwendet.

Entsprechend hätte die Anlage eine 1-2-1 Topologie, wenn die Module an zwei MPP-Trackern verschaltet wären, diese aber zum gleichen Wechselrichter gehören.

Eine Anlage mit zwei unterschiedlich ausgerichteten Modulflächen, die jeweils an einem eigenen Wechselrichter angeschlossen sind, entspricht einer 2-2-2 Topologie.

Aufbau der Bilanzzonen

Jede Bilanzzone hat einen Start- und einen Endwert, die grau hinterlegt und fett geschrieben sind. Die Teilgenerator-Bilanzzone weist zwei weitere Zwischenwerte auf, die zur Orientierung dienen.

Die Verlust- (rote Schrift) oder Gewinngrößen (grüne Schrift) werden zwischen Start- und Endwert gelistet. In der letzten Spalte findet sich der prozentuale Wert der Abweichung, immer bezogen auf die bilanzierte Summe aus den voranstehenden Werten.

Verlust- und Gewinngrößen

Meteo

• Globalstrahlung horizontal
  Die gesamte Globalstrahlung auf die horizontale Ebene, eine Eingangsgröße aus den Klimadaten

• Abweichung vom Standardspektrum
  Ausgegangen wird bei der Photovoltaik immer vom STC-Standardspektrum bei AM1,5. Da das tatsächliche Spektrum der Solarstrahlung für die PV-Module ungünstiger sein kann, wird hier pauschal ein Prozent der Strahlungsleistung abgezogen.

• Bodenreflexion (Albedo)
  Die Reflexion der Solarstrahlung am Boden führt zu Gewinnen in der Energiebilanz, die je nach eingestelltem Albedo-Wert und Ausrichtung und Neigung der Module unterschiedlich groß sein können.

• Ausrichtung und Neigung der Modulebene
  Je nach dem, wie die Module im Raum orientiert sind, kann sich für die Globalstrahlung auf diese geneigte Ebene ein höherer oder niedrigerer Wert als auf die horizontale ergeben.

• Abschattung
  Der Anteil der Strahlung, der die PV-Module aufgrund von vorheriger Verschattung nicht erreicht.

• Modulunabhängige Verschattung (nur in 3D)
  Der Anteil der Solarstrahlung, der für alle Module gleichermaßen durch Verschattung verloren geht. Dies kann zum Beispiel bei einer eingestellten Horizont-Verschattung der Fall sein oder bei identisch platzierten nahen Verschattungsobjekten.

• Reflexion an der Moduloberfläche
  Ein Teil der Strahlung, die die PV-Module erreicht, wird an der Moduloberfläche reflektiert, bevor sie zur Stromproduktion beitragen kann

• Globalstrahlung auf Modul
  Der Anteil der Solarstrahlung, der tatsächlich das Zellmaterial der PV-Module erreicht.

Umrechnung von Meteo zu Teilgenerator

Die Globalstrahlung auf die Module in kWh/m² multipliziert mit der Gesamtfläche des PV-Generators, ergibt die PV Globalstrahlung in kWh.

Teilgenerator

• PV Globalstrahlung
  Die in kWh umgerechnete Globalstrahlung auf die PV-Module

• Verschmutzung
  Durch Verschmutzung auf der Modul-Oberfläche gelangt nicht alle Strahlung auch tatsächlich zur photovoltaisch aktiven Schicht des PV-Moduls. Der Wert der Verschmutzung kann in den Optionen eingegeben werden.

• STC Konversion
  Der Anteil, der durch die photovoltaische Energieumwandlung bei STC verloren geht. Entspricht 100% - eta_STC

• PV Nennenergie
  Die Energie, die das Modul unter STC-Bedingungen abgeben würde

• Modulspezifische Teilabschattung (nur in 3D)
  Hier werden alle Verluste zusammengefasst, die durch die individuelle Verschattung der PV-Module entstehen. Es werden die elektrischen Verluste betrachtet, die je nach Verschattungssituation und Modulaufbau teilweise erheblich höher ausfallen können als die reinen Verluste an Solarstrahlung.

• Schwachlichtverhalten
  Der Wirkungsgrad eines PV-Moduls verändert sich mit variierender Einstrahlung. Dadurch kann es zu Energieverlusten oder auch zu Gewinnen kommen.

• Abweichung von der Nenn-Modultemperatur
  Die Effizienz eines PV-Moduls ist auch abhängig von seiner Temperatur. In der Regel gilt, je höher die Modultemperatur, desto höher sind die dadurch entstehenden Verluste. In kalten Regionen kann es hier auch zu Gewinnen kommen.

• Dioden
  An den Dioden in den Anschlussdosen der Module kommt es wie an jedem elektronischen Bauteil zu Verlusten, die hier pauschal mit 0,5% angenommen werden.

• Mismatch (Herstellerangaben)
  Da PV-Module einer Charge in der Regel nicht exakt die gleiche Nennleistung aufweisen, entsteht in der Verschaltung ein Mismatch, der hier mit 2% pauschal veranschlagt wird.

• Mismatch (Verschaltung/Verschattung)
  Ein weiteres Mismatching kann durch asymmetrische Verschaltung, Verschaltung verschieden ausgerichteter Modulebenen oder ungleichmäßige Verschattung der Module entstehen.

• Strangleitung (optional: Bei Eingabe detaillierter Kabelverluste)
  Die ohmschen Verluste in den Strangleitungen

• DC-Hauptleitung (optional: Bei Eingabe detaillierter Kabelverluste)
  Die ohmschen Verluste in der DC-Hauptleitung

• PV-Energie (DC) ohne Wechselrichter-Abregelung
  Die DC-seitige PV-Energie, die bei ideal ausgelegten MPP-Trackern und Wechselrichtern nutzbar wäre.

• DC-Speicher Laden (optional: Bei DC-Generator-gekoppelten Batteriesystemen)
  Die Energie, die in den evtl. vorhandenen DC-Generator-gekoppelten Batteriespeicher geladen wird.

• DC-Speicher Entladen (optional: Bei DC-Generator-gekoppelten Batteriesystemen)
  Die Energie, die aus dem evtl. vorhandenen DC-Generator-gekoppelten Batteriespeicher entladen wird, um Lasten zu decken.

• Unterschreitung der DC-Startleistung
  Wechselrichter haben eine minimale Startleistung, ab der sie erst anfangen, einzuspeisen. Wird diese unterschritten, kann der Wechselrichter nicht einspeisen, und die theoretisch vorhandene Energie geht verloren.

• Abregelung wegen MPP-Spannungsbereich
  MPP-Tracker haben einen Eingangsspannungsbereich, innerhalb dessen sie den MPP suchen können. Liegt der wahre MPP des PV-Feldes außerhalb dieses Bereiches, wird ein nicht optimaler MPP gefunden, wodurch ein Verlust entsteht. In der Regel ist jedoch der resultierende Strom im PV-Feld dadurch geringer, was hier gegengerechnet wird.

• Abregelung wegen max. DC-Strom
  Analog zur Abregelung aufgrund des MPP-Spannungsbereiches findet unter Umständen eine Abregelung oberhalb des maximal zulässigen DC-Stroms statt. Auch hier werden die geringeren ohmschen Verluste angerechnet.

• Abregelung wegen max. DC-Leistung
  Analog zur Abregelung aufgrund des maximalen DC-Stroms

• Abregelung wegen max. AC-Leistung/cos φ
  Wenn die maximal zulässige AC-Leistung des Wechselrichters überschritten oder durch die Einspeise-Abregelung begrenzt wird, muss auch hier abgeregelt werden.
  Gleiches gilt, wenn durch die Vorgabe eines bestimmten cos φ die maximal einspeisbare Wirkleistung vermindert wird. Bei Systemen mit Verbrauchern oder Batterien wird die Einspeise-Abregelung erst am Netzanschlusspunkt wirksam und erscheint daher nicht in der Energiebilanz.

• PV-Energie (DC)
  Die DC-seitig erzeugte PV-Energie

Wechselrichter

• Energie am WR-Eingang
  Die Energie, die am WR-Eingang zur Verfügung steht. Identisch mit PV-Energie (DC)

• DC-Speicher Laden (optional: Bei DC-Zwischenkreis-gekoppelten Batteriesystemen)
  Die Energie, die in den evtl. vorhandenen DC-Zwischenkreis-gekoppelten Batteriespeicher geladen wird.

• DC-Speicher Entladen (optional: Bei DC-Zwischenkreis-gekoppelten Batteriesystemen)
  Die Energie, die aus dem evtl. vorhandenen DC-Zwischenkreis-gekoppelten Batteriespeicher entladen wird, um Lasten zu decken.

• Abweichung der Eingangs- von der Nennspannung
  Weicht die DC-seitige Eingangsspannung von der Nennspannung des Wechselrichters ab, reduziert sich der Wandlungswirkungsgrad leicht.

• DC/AC-Wandlung
  Die Energie, die durch die Wandlung von Gleichspannung in Wechselspannung verloren geht.

• Standby-Verbrauch (Wechselrichter)
  Die Energie, die der Wechselrichter vom Netz bezieht, während er nicht einspeist.

• Kabelverluste Gesamt (optional: Bei Eingabe pauschaler Kabelverluste)
  Gibt man die Kabelverluste auf der Seite Kabel als prozentualen Gesamtverlust ein, erscheint dieser Wert hier.

• AC-Leitung (optional: Bei Eingabe detaillierter Kabelverluste)
  Die ohmschen Verluste der AC-Leitung

• PV-Energie (AC) abzgl. Standby-Verbrauch
  Die direkt nutzbare oder einspeisbare PV-Energie auf AC-Seite

• PV-Generatorenergie (AC-Netz)
  Die zur Verfügung stehende Energie des PV-Generators auf der Seite des AC-Netzes, also unter Berücksichtigung des Standby-Verbrauchs