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Solarmodul Energieverlustrechner
Veränderungen des Wirkungsgrads und des Energieertrags von PV-Anlagen in Abhängigkeit vom Neigungswinkel der Photovoltaikmodule
Methodik
Methodik des Energieverlustrechners
Die Ausrichtung der Module relativ zur Sonne ist bei der Planung von Photovoltaikanlagen entscheidend. Das Solarmodul erzeugt die meiste Energie, wenn die Sonnenstrahlen senkrecht auf seine Oberfläche treffen. Je besser der Standort, die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Solarmodule sind, desto höher sind ihr Wirkungsgrad und ihr Energieertrag. Und damit auch größere Ersparnisse für den Kunden.
In den Breiten Polens ist die optimale Ausrichtung von Solarmodulen nach Süden mit einer Neigung von etwa 35 Grad. In der Praxis ist es jedoch nicht immer möglich, die Anlage so zu installieren. Bitte beachten Sie, dass unsere Kunden nicht immer Dächer mit Südausrichtung haben. Kann die Anlage daher auf einem Dach mit anderer Ausrichtung installiert werden?
Die folgende Tabelle zeigt den Prozentsatz der Sonneneinstrahlung, der die Oberfläche erreicht, in Abhängigkeit vom Neigungswinkel der Module (vertikale Achse) und vom Azimut (horizontale Achse).
Wie Sie sehen, verursachen Photovoltaikanlagen mit Südost- und Südwestausrichtung leichte Verluste (1-2 %) bei der Stromerzeugung.
Methodik
Je besser der Standort, die Ausrichtung und der Neigungswinkel der Solarmodule, desto höher sind ihr Wirkungsgrad und ihr Energieertrag. Dadurch ergeben sich auch größere Ersparnisse für den Kunden.
Bei der Planung von Anlagen mit anderer als südlicher Ausrichtung ist die beste Lösung, die Anlage gleichmäßig auf zwei Dachflächen zu verteilen und die Anlagengröße leicht zu überdimensionieren, damit die tatsächlichen Werte der von der Photovoltaikanlage erzeugten Energie dem realen Bedarf des Gebäudes entsprechen. Mit einem solchen Anlagenaufbau können wir auch einen Wechselrichter mit geringerer Leistung wählen, was zu erheblichen Einsparungen führt.
Freiflächen-, Flach- oder Schrägdachanlagen in der nördlichen Hemisphäre werden immer nach Süden ausgerichtet, um die Strahlungsmenge zu maximieren, die tagsüber auf ihre Oberfläche trifft. Der Neigungswinkel der PV-Module hängt von mehreren Faktoren ab:
– Breitengrad
– Jahreszeit, in der die PV-Anlage betrieben werden soll
– Verfügbarer Installationsraum.
Im Süden des Landes liegt die optimale Neigung der Module bei etwa 20-40 Grad, im Norden bei 30-45 Grad. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass es keinen einzelnen optimalen Neigungswinkel gibt – er variiert je nach Jahreszeit. Im Sommer ist die Sonneneinstrahlung viel höher als im Winter. Wenn wir Strom nur im Sommer nutzen wollen (z. B. in einem Ferienhaus am See), sollte die Anlage mit einem Neigungswinkel von 10-15 Grad installiert werden. Um Gebäude nur im Winter zu versorgen, sollte der Neigungswinkel 60 Grad betragen, wie in der Abbildung gezeigt.
Beispiel
Beispiel
Um das Problem zu analysieren, haben wir in der EasySolar-App die Erträge einer 15,8-kWp-Photovoltaikanlage mit Südausrichtung und unterschiedlichen Neigungswinkeln der Module simuliert. Die Ergebnisse sind in der folgenden Grafik dargestellt.
Auf Grundlage der obigen Simulation haben wir einen Rechner für Stromverluste im Vergleich zur Produktion unter Berücksichtigung des optimalen Neigungswinkels der Module erstellt.
Wie wir sehen, erreicht der Jahresertrag bei einem Neigungswinkel von 35 Grad seinen Höchstwert. Eine Neigung von 30 bis 40 Grad führt jedoch nicht zu hohen Verlusten beim Jahresertrag. Das Diagramm zeigt jedoch einen klaren, ungünstigen Effekt bei einem Winkel von weniger als 20 Grad und mehr als 60 Grad, bei dem die Verluste beim Energieertrag bereits 1 MWh pro Jahr überschreiten.
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