Einfall des Sonnenlichts

Ein schräger Einfall des Sonnenlichts auf die Solaranlage verursacht nicht nur eine Abschwächung der Strahlungsleistung, sondern auch eine Änderung des jeweiligen Spektrums. Für vergleichende Messungen von Photovoltaikanlagen müssen deshalb unterschiedliche Spektren und Strahlungsleistungen definiert werden.

Air Mass

Das Air Mass 0 beschreibt das extraterrestrische Spektrum, also das Spektrum außerhalb der Atmosphäre, im Weltraum. Die Strahlungsleistung außerhalb der Atmosphäre ist die Solarkonstante. Die Solarkonstante beträgt 1367 Watt pro Quadratmeter.
Das Air Mass 1 ist das Spektrum der senkrecht auf die Erdoberfläche fallenden Sonnenstrahlen. Das bedeutet, die Sonne steht dabei genau im Zenit und die Sonnenstrahlen haben den kürzesten Weg zur Erdoberfläche.

Für das Air Mass 1,5 ergibt sich für die Sonne ein Zenitwinkel von ungefähr 48,2 Grad, denn bei diesem Spektrum beträgt die globale Strahlungsleistung zienlich genau 1000 Watt pro Quadratmeter. Wegen diesem Aspekt wurde das Air Mass 1,5 als Standardwert für die Vermessung von Photovoltaikmodulen festgelegt und das Spektrum des Air Mass 1,5 wurde zudem in einer Norm genau definiert.

Beispiel

Für die deutsche Hauptstadt Berlin liegt zum Beispiel zur Wintersonnenwende mittags der Zenitwinkel bei 76 Grad, was für die Solarstromanlagen ein Air Mass 4,13 bedeutet. Bei der Sommersonnenwende und bei Sonnenhöchststand beträgt der Zenitwinkel der Sonne ungefähr 29 Grad, was dem Air Mass 1,14 entspricht. Wird das Air Mass über die Sonnenhöhe h (Höhenwinkel der Sonne) definiert, so ergibt sich der Wert h als Winkel zwischen der Horizontalen am Beobachtungsort und der Strahlung der Sonne.

Degenerationsgarantie

Diese Leistungsgarantie für eine Photovoltaikanlage (auch Degenerationsgarantie genannt) gibt dem Besitzer allerdings meist nur eine eingeschränkte Sicherheit, da er in der Regel, wie bei einer anderen Garantie auch, als Kunde in der Beweispflicht ist. Der Besitzer der Solaranlage muss die Solarmodule vermessen lassen und über eine kontinuierliche Datenerhebung der Werte verfügen. Bis jetzt wird in Fachkreisen davon ausgegangen, dass die Photovoltaikmodule nicht oder nur wenig degradieren (altern), allerdings bestehen die meisten Solarmodule und Modulhersteller noch nicht so lange, wie die Garantiezeit beträgt, die für die Komponenten der Solarstromanlagen gewährt wird. Die bisher vergebenen Leistungsgarantien beziehen sich aus diesem Grund in den meisten Fällen auf statistische Grundlagen für Photovoltaikanlagen.

Produktgarantie

Zu beachten ist des Weiteren, dass die Leistungsgarantie der Solaranlage nicht mit der Produktgarantie der Solaranlage zu vergleichen ist, da die Produktgarantie im Normalfall für die Dauer von drei bis zehn Jahren gilt, was aber vom Hersteller abhängig ist. Wird ein Solarmodul nach dieser Garantiezeit beschädigt, ist auch die zugehörige Leistungsgarantie der Photovoltaikanlage hinfällig.

Die Nennleistung eines Solarmoduls wird nach den Standard-Testbedingungen (STC, aus dem englischen für Standard Test Conditions) berechnet. Die Standard-Testbedingungen in der Photovoltaik  dienen dazu, verschiedene Photovoltaikmodule auf der ganzen Welt unabhängig vergleichen und bewerten zu können.

Der Zweck des Wechselrichters einer Photovoltaikanlage besteht in erster Linie darin, den von den Solarzellen bereitgestellten Gleichstrom in den benötigten Wechselstrom umzuwandeln. Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters ist, desto besser fällt auch der Wirkungsgrad der gesamten Solarstromanlage aus. In der heutigen Zeit gibt es sogar Wechselrichter die einen Wirkungsgrad von 98 Prozent erreichen (nach europäischen Messverfahren). Ein Wechselrichter übernimmt neben der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom des Weiteren auch noch die Aufgaben der Netzsicherheit. Für den Betreiber einer Photovoltaikanlage ist es wichtig die Netzsicherheit zu beachten, um den Anforderungen der Energieversorgungsunternehmen (EVU) gerecht zu werden.

Energieversorgungsunternehmen selber wählen

Seit der Liberalisierung des Strommarkts im Jahre 2000 können die Verbraucher ihren Energieversorger selber wählen, wobei sie nicht nur das Energieversorgungsunternehmen wählen können, sondern auch die Art des Stroms. Den entstehenden Bedarf deckt das Energieversorgungsunternehmen an der Strombörse, wenn es den Strom nicht selbst produziert.

Das Solarglas für die Solarkollektoren sollte möglichst viel Sonneneinstrahlung durchlassen und gleichzeitig möglichst viel Wärme in das Innere der Solarzellen reflektieren. Für so genannte Flachkollektoren wird in der heutigen Zeit fast ausschließlich spezielles Solarglas verwendet. Solarglas erfüllt die Anforderungen der Photovoltaikanlagen besser als normales Fensterglas. Optisch lässt sich der Unterschied zwischen Solarglas und Fensterglas durch einen Blick auf die Kante der Scheiben feststellen. Während Fensterglas, von der Seite betrachtet, grünlich wirkt, ist Solarglas aus jeder Blickrichtung klar.

Eine weitere Anforderung an das Glas einer Solarstromanlage ist die Bruchfestigkeit gegenüber Hagel und Schneelast. Ähnlich wie bei Dachfenstern, soll auch bei Solaranlagen eine hohe Bruchfestigkeit, bei möglichst geringer Dicke der Glasscheiben erreicht werden.

energetische Amortisation

Viele Verbraucher entscheiden sich für eine Solarthermieanlage für Warmtrinkwasser, auch wenn die Energierücklaufzeit, also die energetische Amortisation, einige Jahre in Anspruch nimmt. Eine thermische Solaranlage für die Heizungsunterstützung halten manche Experten bei den Witterungsverhältnissen, wie sie in Deutschland vorherrschen, für weniger optimal. Im Sommer wird oftmals wesentlich mehr Wärme bereitgestellt als benötigt wird, wohingegen im Winter oftmals zu wenig Solarenergie umgewandelt werden kann. Im Winter sind die anfallenden Sonnenstunden meistens zu spärlich gesät, um ausreichend Wärme zu erhalten.

Speichermedium

Unabhängig davon, welche Art von thermischer Solaranlage verwendet wird, muss die Sonnenenergie gespeichert werden, um sie bei fehlender Sonneneinstrahlung nutzen zu können. Als Speichermedium für die Solarenergie dient bei den Solarthermieanlagen in den meisten Fällen Wasser. Wasser hat als Trägermedium, im Vergleich mit vielen anderen Stoffen, eine sehr hohe spezifische Wärmekapazität. Die spezifische Wärmekapazität von Wasser beträgt 4187 J/(kg·K). Das Wasser wird aufgewärmt und in isolierten Behältern gelagert, bis es für unterschiedliche Einsatzzwecke entnommen wird.

Für die Standard-Testbedingungen werden die Solaranlagen bei 25 Grad Celsius Modultemperatur, einer Bestrahlungsstärke von 1000 Watt pro Quadratmeter und einem Sonnenlichtspektrum gemäß Air Mass von 1,5 gemessen. Die Solarmodule werden vor der Auslieferung unter diesen Bedingungen mit Licht geblitzt und die ermittelten Messdaten werden dem Käufer der Photovoltaikanlage in Form einer so genannten Flashliste mit den Solarmodulen mitgeliefert.

Je nachdem, welche Art von Photovoltaikmodulen verwendet wird, verfügen die Solarzellen über unterschiedliche Wirkungsgrade. Amorphe Solarmodule haben einen Wirkungsgrad von fünf bis acht Prozent und monokristalline Photovoltaikmodule verfügen über einen Wirkungsgrad von 13 bis 17 Prozent. So genannte polykristalline Module einer Solaranlage erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 12 und 15 Prozent und Photovoltaikanlagen mit der Konzentrator-Technik ermöglichen sogar einen Wirkungsgrad von 30 bis 50 Prozent. Die effektive Konzentrator-Technik für Solaranlagen wird in der heutigen Zeit noch nicht so intensiv genutzt, da die Technik zwar seit Jahren serienreif ist, aber dennoch große Kosten verursacht. Ob sich die Konzentrator-Technik auch bei kleineren Photovoltaikanlagen durchsetzen wird, ist aus diesem Grund noch ungewiss.