Solarpanel-Spezifikationen: Wichtige Begriffe, die Sie kennen müssen

Ein Datenblatt für Solarmodule enthält normalerweise technische Spezifikationsdaten wie Leistung, Strom und Spannung unter verschiedenen Testbedingungen. Es ist der Hauptaspekt für den Vergleich der Leistung von Solarmodulen. Drei Standards von Testbedingungen werden verwendet, um diese Schlüsselparameter zu messen, jeder mit seinem Ansatz und Kontext.

Bevor Sie die Produktspezifikation weiter durchsehen, ist es besser, einige der Begriffe und Parameter zu verstehen, die verwendet werden, um die Entscheidung zu treffen, die unserem Leistungsbedarf entspricht.

Testbedingungen für Solarmodule: STC vs. PTC vs. NOCT

Standard Test Condition (STC) ist ein weit verbreiteter Industriestandard für Tests Sonnenkollektoren und ihre elektrischen Eigenschaften. Dahinter steht die Forderung nach einem fairen Herstellervergleich, der die Entwicklung eines breit anwendbaren Standards erfordert. Als Randnotiz, In dieser Norm wird anstelle der Umgebungstemperatur der Parameter Zellentemperatur verwendet. Dieser Test wird unter idealen Bedingungen durchgeführt, bei denen das Sonnenlicht am höchsten ist, das Panel senkrecht zur Sonne steht und die Umgebungstemperatur niedrig genug ist, dass eine Überhitzung unwahrscheinlich ist.

STC wird meistens berücksichtigt, wenn die Größe der Ausrüstung berechnet wird und wie sie sich auf die Nennleistung bezieht. Die STC-Bewertung stellt jedoch nicht die gesamte Leistung eines Solarmoduls dar, da bestimmte Leistungsparameter wie Temperaturkoeffizient und Empfindlichkeit nicht gut erfasst werden. Die STC-Bewertung allein sagt auch nichts über die Verarbeitungsqualität aus und wie gut sie unter realen Bedingungen funktioniert.

Um diese Anforderung zu erfüllen, wurde ein weiterer Satz von Testbedingungen geschaffen, die als PVUSA-Testbedingungen (PTC) bekannt sind. PVUSA steht für Photovoltaics for Utility-Scale Applications, das vom National Renewable Energy Laboratory (NREL) entwickelt wird. Im Gegensatz zu STC stellt PTC die Testumgebungstemperatur ein und simuliert den Anstieg der Zelltemperatur bei bestimmten Windgeschwindigkeiten.

Die PTC-Bewertung ist aufgrund der realistischeren Testbedingungen immer niedriger als die STC-Bewertung, kann jedoch die Leistung genauer abschätzen, z. B. Stromausfallereignisse, die in Echtzeit auftreten können. Es liegt an der physikalischen Tatsache, dass bei Erwärmung des Panels die Ausgangsspannung abfällt und damit auch die Leistung. Der Leistungsverlust wirkt sich erheblich auf die Leistung aus und wird zu einem wichtigen Merkmal, das es zu berücksichtigen gilt Wahl von Sonnenkollektoren.

Wenn Zellen Sonnenlicht ausgesetzt sind, kann ihre Temperatur über die Umgebungstemperatur ansteigen. Da die Zellentemperatur die Leistung im Allgemeinen beeinflusst, ist es entscheidend, die Betriebstemperatur des Panels zu identifizieren, die aufgrund von Umgebungsvariablen schwer zu quantifizieren ist. Daher sollte ein Standard zur Messung der Zelltemperatur etabliert werden. Die Betriebstemperatur der Solarmodulzelle gemäß dieser Norm wird als Nominal Operating Cell Temperature (NOCT) definiert. Im Allgemeinen liegt die NOCT etwa 20–25 °C über der Umgebungstemperatur, bei einer Durchschnittstemperatur von etwa 45 °C.

Obwohl NOCT für Konstruktionszwecke nicht erforderlich ist, kann dieser Parameter angeben, wie gut ein Modul unter verschiedenen Bedingungen, insbesondere thermischen Eigenschaften, abschneidet. Beim Vergleich zweier Panels mit gleicher STC-Bewertung können PTC-Bewertung und NOCT als zusätzliche Vergleichsindikatoren verwendet werden.

Was ist der Wirkungsgrad und Temperaturkoeffizient eines Solarmoduls?

Der Modulwirkungsgrad (%) hängt davon ab, wie viel absorbierte Strahlung bei STC in Strom umgewandelt werden kann. Bei Solarmodulen ist die erzeugte Strommenge eine Frage des Wirkungsgrads und der Umgebungsbedingungen, die sich auf die empfangene Strahlungsmenge auswirken. Nichtsdestotrotz würde ein effizienteres Panel die gleiche Menge an Leistung liefern und gleichzeitig die Panelabmessungen verringern.

Inzwischen hat die Temperaturkoeffizient (%/°C) beschreibt den Prozentsatz der Spitzenleistungsverluste pro 1°C Temperaturerhöhung von STC. Temperaturkoeffizient und NOCT können verwendet werden, um den Leistungsverlust unter Betriebsbedingungen mit der folgenden Gleichung abzuschätzen:

Basierend auf dieser Beziehung würden ein kleinerer Temperaturkoeffizient und NOCT zu weniger Leistungsverlust führen. Somit war eine bessere Leistung zu erwarten. Diese Gleichung zeigt die Leistungslücke des Betriebs in der realen Umgebung im Vergleich zu den idealen Bedingungen.

Sowohl der Wirkungsgrad als auch der Temperaturkoeffizient hängen vom Modulmaterial, Zelltyp und Herstellungsprozess ab. Darüber hinaus hängen diese Werte stark von der Betriebstemperatur ab. Der Temperaturkoeffizient definiert, wie bereits erwähnt, den Betrag des Leistungsverlusts proportional zum Temperaturanstieg. Der Leistungsverlust würde eine Reduzierung der Ausgangsleistung implizieren, was den Wirkungsgradprozentsatz senkt. Zusammenfassend bestimmt der Temperaturkoeffizient die Effizienz eines Moduls in Bezug darauf, wie viel Strom bei seiner Betriebstemperatur verloren geht.

Die wichtigsten elektrischen Begriffe, die Sie kennen müssen

Ausgangsbeziehungen eines Moduls werden in einem Diagramm dargestellt, das als "IV-Kurve" bezeichnet wird. Es bezieht sich auf den Wert von Strom und Spannung, der der Leistung entspricht, unter Berücksichtigung der Einstrahlung von jedem spezifischen Betriebszustand.

Maximaler Leistungspunkt (Pmax)

Pmax (W) ist die maximale Nennleistung bei STC. Da dieser Parameter unter idealen Bedingungen gemessen wird, ist ein relevanter Vergleichsparameter, der unter realen ähnlichen Betriebsbedingungen gemessen wird, wie PTC, erforderlich. Ein Vergleich von Pmax mit der PTC-Nennleistung würde uns einen umfassenderen Überblick über die Leistung geben.

Das obige Diagramm zeigt, dass Pmax erreicht wird, kurz bevor die Spannung abfällt, wenn die Zellentemperatur ansteigt. Er wird aus dem Produkt von Strom und Spannung bei bestimmten Werten abgeleitet, die als Vmpp und Impp bekannt sind.

Der Pmax-Wert kann während der Messung niedriger oder höher sein und kann für jedes Modul unterschiedlich sein, da Solarzellen in Chargen hergestellt werden. Es wird ein umfassender Test durchgeführt, um die Leistungsabgabe zu messen, und das Panel wird basierend darauf für die Segmentierung des Verkaufs in eine Gruppe von Bereichen sortiert. Somit, Leistungstoleranz (W oder %) ist definiert, um mehr Details über die Abweichung von Pmax anzugeben. Betriebsstrom und -spannung können sich für den Betrieb an jedem Ende des Toleranzbereichs erheblich unterscheiden und die resultierende Leistungsabgabe bestimmen.

Maximale Power Point Spannung (Vmpp)

Vmpp (V) ist die Spannung, bei der Pmax erreicht wird. Es ist normalerweise in der Spezifikation des Solarmoduls aufgeführt. Sie hängt hauptsächlich von der Temperatur ab und fällt ab einer bestimmten Temperaturschwelle drastisch ab.

Maximaler Power Point Strom (Impp)

Impp (A) ist der Strom, bei dem Pmax erreicht wird. Es ist normalerweise in der Spezifikation des Solarmoduls aufgeführt.

Leerlaufspannung (Voc)

Voc (V) ist die Spannung im unbelasteten Zustand. Sie stellt die maximale Spannung dar und wird üblicherweise verwendet, um die Solarmodulkonfiguration für die Anzahl der Module zu definieren, die in Reihe mit dem Wechselrichter/Laderegler verdrahtet sind. Es ist wichtig, Überspannungen zu vermeiden, die das Gerät beschädigen könnten.

Kurzschlussstrom (Isc)

Isc (A) ist der Strom im Leerlauf. Es stellt den maximalen Strom dar, wenn der Kurzschluss auftritt, indem die positiven und negativen Leitungen des Kabels verbunden werden. Dies ist aus Sicherheitsgründen wichtig und stellt die Anforderungen von Schutzvorrichtungen wie Sicherungen oder Unterbrechern sicher.

Andere Begriffe beziehen sich auf die Leistung eines Panels

Windlast

Windlast (Pa), auch bekannt als maximale statische Rückenlast, bezieht sich auf die Windstärke, die ein Paneel aushalten kann. Die Windstärke ist proportional zur Windgeschwindigkeit. Bei extremen Wetterbedingungen erfordert die Montage des Panels besondere Aufmerksamkeit, um die Robustheit des Systems zu gewährleisten.

Schneelast

Die Schneelast (Pa), auch bekannt als maximale statische Frontlast, bezieht sich auf den Druck eines statischen Schneegewichts, das eine Platte tragen kann. Für Gebiete mit starkem Schneefall wird empfohlen, eine stärkere Platte zu verwenden, damit sie nicht so leicht bricht.

Final Words

STC ist nach wie vor der am häufigsten verwendete Standard für die Werksprüfung von Solarmodulen. Wenn die Spezifikationen Bewertungen unter PTC oder NOCT enthalten, könnte es eine zusätzliche Überlegung sein, die Gesamtleistung zu vergleichen. Das Testen unter PTC- und NOCT-Bedingungen wird ebenfalls empfohlen, um die technischen Daten der Solarmodulspezifikationen zu vervollständigen. Einige Eigenschaften, wie z. B. Wirkungsgrad und Leistungsverlust, lassen sich möglicherweise besser unter Verwendung von Testbedingungen beschreiben, die dem Betrieb ähneln. Wir müssen auch die Umwelt- und Klimafaktoren berücksichtigen zusätzlich zu den technischen Parametern, da sie die Leistung des Solarmoduls und die Festigkeit der für die Installation erforderlichen Struktur beeinflussen.