Eine Solar- oder Photovoltaikanlage besteht mindestens aus einem Solarpanel, einem Laderegler und einer Batterie. Dabei wird Sonnenenergie in Gleichstrom umgewandelt und über den Laderegler, auch manchmal Solarregler genannt, in die Batterie eingespeist. Ist die Batterie vollgeladen, dann beendet der Solarregler die Ladung der Batterie.

Unsere Solarmodule bestehen aus 32 bzw. 34 Solarzellen mit je 0,69V/Zelle oder 0,66 V/Zelle (Leerlaufspannung V_OC). Fließt Strom aus den Solarmodulen, dann sinkt die Spannung auf 0,59V/Zelle bzw. 0,54V/Zelle (Spannung bei Maximalleistung Vmp).

Es gilt die Regel, dass je mehr Licht auf die Solarzellen fällt, umso mehr Strom fließt. Betrachten wir die Abhängigkeit der Temperatur zum Strom fällt auf, dass sich dies umgekehrt zueinander verhalten. Je höher die Umgebungstemperatur desto geringer ist der mögliche Strom. Da die Stromabgabe ebenso Wärme produziert, verstärkt sich dieser Effekt. Die Solarzellen liefern daher nicht unbedingt im Juli oder August den höchsten Ertrag, sondern eher im Mai, wenn die Außentemperatur noch mäßig ist. Daher ist eine Hinterlüftung der Solarmodule durch die Montage auf Solarhalterungen sehr vorteilhaft und Solarmodulen, die aufgeklebt werden, vorzuziehen.

Kommen wir zu den Leistungsangaben „Watt peak“ (Wp/Pmp) oder auch maximale Nennleistung. WP, wird auch als „Leistung unter optimalen Bedingungen“ bezeichnet. Diese Größe ist abgeleitet aus einem Testverfahren, Standard Test Conditions, (STC) bei dem man bei 25 Grad Celsius eine Einstrahlleistung von 1000W/m2, eine astronomische Luftmasse (AM) von 1,5, ein definiertes Spektrum des Sonnenlichts und 90 Grad Einstrahlwinkel vorgibt. Oft werden diese Werte über eine mathematische Auswertung berücksichtigt, da sich die Temperatur von 25 Grad Celsius in einem Freifeldversuch nicht einfach konstant halten lässt. Interessant ist, dass dieser Wert keine Ergebnisse liefert über das Verhalten der Zellen bei Schwachlicht. Von diesem Wert müssen dann die Verluste für falschen Einstrahlwinkel, Temperaturerwärmung, Leitungsverluste, Umwandlungsverluste abgezogen werden.

Ein besser nachvollziehbarer Wert ist die Berechnung der Leistung aus dem Strom (Imp) bei Maximalleistung multipliziert mit einer mittleren Batteriespannung (12,8V). Hier erhalten wir für unsere Module eine Leistungsangabe von 77 Watt (120Wp) bzw. 73 Watt (100Wp).

An einem sonnigen Sommertag bedeutet das in der Praxis bei ca. 9 Durchschnittsstunden Einstrahldauer mit einem Strom zwischen 4,0 und 5,0 A eine Batterie-Ladungsmenge von 35 Ah bis 45 Ah oder anders ausgedrückt 420 Wh/d bis 540 Wh/d (Wattstunden/Tag). Das reicht grob überschlagen für etwa für 3 Stunden TV, 2 h Radio, 3 Stunden Licht, und für den Stromverbrauch der Heizungssteuerung und Wasserpumpe pro Tag. Wer auf Nummer sicher gehen möchte, und vielleicht ab und zu noch den Laptop oder Handys laden muss, sollte sich für 2 Module entscheiden. Später dazu an anderer Stelle mehr.

In der kalten Jahreszeit kann man höchstens mit 1/3 dieser Ladungsmenge rechnen, da sich der Einstrahlungswinkel in unserer Region verschlechtert und die durchschnittliche Sonnendauer viel kürzer ist. Vorteilhaft wirkt sich dagegen die kältere Umgebungstemperatur auf die tatsächliche Ladeleistung aus.

Die unterschiedlichen Modulwirkungsgrade ergeben sich aus den unterschiedlichen Silizium Zellenmodulen, monokristalline (dunkelblau/schwarz) oder polykristalline Silizium-Zellenmodule (blau), der Ausführung der Kontaktierung und der Verschaltung innerhalb der Solarmodule. Unser Sun Power Peak SPR Modul verfügt über Rückkontakt-Siliziumsolarzellen (engl. Back Connected Cells) mit dem Vorteil, dass auf weniger Fläche gleiche Leistung erbracht wird. Während bei älteren vergleichbaren Modellen eine Länge von 1,2 m notwendig wäre, benötigt man bei dieser Art nur ein Länge von 1,04 m bei gleicher Breite. Sie zeigen auch bei Schwachlicht überdurchschnittliche Werte.

Ein Nachteil entsteht bei fast allen Modulen bei Verschattung. Bei diesen Modulen sind alle Solarzellen in Reihe geschaltet. Wenn nur ein paar Zellen beschattet werden, fällt die Leistung schnell auf nur noch 10% ab.

Tipp: Beachten Sie, dass die Solarmodule nicht von ihrer SAT-Anlage beschattet werden!

Unsere Sun Pearl Module (100Wp-Ausführung) kommen mit einer Beschattung besser klar, da hier eine andere Verschaltung im Solarpanel gewählt wurde. Diese Module werden in der sogenannten Schindeltechnologie ohne sichtbare Zellverbinder (engl. Bus Bars) gefertigt. Der innere Aufbau ist in 4 parallel geschaltete Einheiten (engl. Strings) gegliedert. Fällt ein String aus, können die anderen Strings ihre volle Leistung noch abgeben.