Mehr Solarstrom durch bessere Nutzung von Schwachlicht

Der Ertrag einer Photovoltaikanlage hängt nicht allein von ihrer Nennleistung unter idealen Laborbedingungen ab. Entscheidend ist vielmehr, wie viel Energie ein Modul im Verlauf eines ganzen Tages tatsächlich erzeugt.

Morgens, abends und bei bewölktem Himmel liegt die Einstrahlung deutlich unter den Standard-Testbedingungen von 1.000 Watt pro Quadratmeter. Gerade in diesen Phasen können technologische Unterschiede zwischen verschiedenen Solarzellen stärker ins Gewicht fallen. Auf der Intersolar Europe in München stellte Jinko Solar die Schwachlichteigenschaften seiner Topcon-Module einem Modul mit Back-Contact-Technologie gegenüber. Ein Versuchsaufbau mit veränderbarer Einstrahlungsintensität sollte zeigen, wie sich beide Zellkonzepte bei geringer Sonneneinstrahlung verhalten. Ergänzend präsentierte das Unternehmen Batteriespeicher für Gewerbebetriebe und große Solarprojekte.

Jinko Solar vergleicht Topcon mit Back Contact

Unter standardisierten Prüfbedingungen werden Solarmodule bei einer Einstrahlung von 1.000 Watt pro Quadratmeter bewertet. Diese Werte ermöglichen zwar einen technischen Vergleich, bilden den Alltag einer Photovoltaikanlage jedoch nur eingeschränkt ab. Über weite Teile des Jahres arbeiten Module mit deutlich geringerer Einstrahlung. Im Messeversuch wurde deshalb untersucht, wie viel Energie die beiden Technologien unter Schwachlicht erzeugen. Bei einer Einstrahlung von 200 Watt pro Quadratmeter erreichte das Topcon-Modul nach Angaben des Herstellers einen Performance-Index von rund 96 Prozent. Das Back-Contact-Vergleichsmodul kam auf etwa 94 Prozent. Der Unterschied von zwei Prozentpunkten wirkt zunächst überschaubar. Da geringe Einstrahlungswerte jedoch häufig auftreten, können sich solche Abweichungen über die gesamte Betriebsdauer einer Anlage summieren. In Deutschland liegt die Sonneneinstrahlung nach Angaben des Unternehmens während mehr als 60 Prozent der Zeit unter 400 Watt pro Quadratmeter.

Topcon-Module nutzen morgendliches und abendliches Licht

Das Schwachlichtverhalten ist nicht nur für Regionen mit häufig bewölktem Himmel relevant. Auch in sonnenreichen Ländern fällt die Einstrahlung morgens und abends deutlich niedriger aus als zur Mittagszeit. Ein Modul, das unter diesen Bedingungen mehr Solarstrom erzeugt, kann den täglichen Produktionszeitraum verlängern. Ein Grund für die Unterschiede liegt im Spektrum des Sonnenlichts. In den Morgen- und Abendstunden verschiebt es sich stärker in den roten Bereich. Topcon-Zellen können diesen Anteil nach Darstellung von Jinko Solar besser nutzen als die untersuchte Back-Contact-Technologie. Hinzu kommen Unterschiede im elektrischen Aufbau der Zellen. Bei Back-Contact-Modulen befinden sich sämtliche Kontakte auf der Rückseite. Dies sorgt für eine freie Vorderseite ohne sichtbare Leiterbahnen und kann unter hoher Einstrahlung Vorteile bieten. Bei schwachem Licht verändert sich jedoch das Verhältnis zwischen erzeugtem Strom und elektrischen Verlusten. Dadurch können andere Zellkonzepte beim Energieertrag besser abschneiden.

Gewerbespeicher mit 261 Kilowattstunden erhöhen Eigenverbrauch

Die zweite vorgestellte Lösung richtet sich an Gewerbe- und Industriebetriebe mit eigener Photovoltaikanlage. Der Batteriespeicher verfügt über eine Kapazität von 261 Kilowattstunden und soll überschüssigen Solarstrom aus den Mittagsstunden aufnehmen. Unternehmen können die gespeicherte Energie später nutzen, wenn die Photovoltaikanlage weniger produziert oder der Strombezug aus dem Netz teurer ist. Dadurch steigt der Eigenverbrauch. Zugleich lassen sich Lastspitzen abfedern, die bei Gewerbebetrieben einen erheblichen Anteil der Stromkosten verursachen können. Besonders interessant ist die Kombination für Betriebe mit großen Dachflächen oder Freiflächen neben ihren Gebäuden. Ohne Speicher wird überschüssige Energie unmittelbar eingespeist. Sind Netzkapazitäten begrenzt oder die Marktpreise niedrig, ist dies wirtschaftlich nicht immer vorteilhaft. Ein Gewerbespeicher verschiebt die Nutzung des erzeugten Stroms in einen günstigeren Zeitraum.

Containerlösung verbindet Batteriespeicher mit Solarparks

Für größere Anlagen zeigte der Hersteller zusätzlich einen Batteriespeicher im Containerformat. Solche Systeme sind für Utility-Scale-Projekte vorgesehen und können direkt mit Solarparks verbunden werden. Während Photovoltaikanlagen ihre höchste Leistung häufig zur Mittagszeit erreichen, steigt die Stromnachfrage oft erst am späten Nachmittag und Abend. Ohne Speicher treffen große Erzeugungsmengen deshalb auf einen Markt, der zeitweise bereits überversorgt ist. Die Folge sind sinkende oder sogar negative Strompreise. Ein Batteriespeicher kann Solarstrom in diesen Stunden aufnehmen und später in das Netz einspeisen. Damit wird die Erzeugung zeitlich von der Vermarktung getrennt. Betreiber müssen ihren Strom nicht mehr vollständig zu dem Zeitpunkt verkaufen, an dem er produziert wird, sondern können auf günstigere Marktphasen reagieren.

Batteriespeicher sollen negative Strompreise begrenzen

Negative Strompreise entstehen, wenn das Angebot die aktuelle Nachfrage übersteigt und nicht ausreichend flexible Verbraucher oder Speicher zur Verfügung stehen. Gleichzeitig kann es wenige Stunden später notwendig sein, zusätzliche Kraftwerke hochzufahren, weil die Solarstromproduktion am Abend zurückgeht. Speichersysteme können diese Schwankungen reduzieren. Sie nehmen Energie bei hoher Produktion auf und stellen sie bei wachsendem Bedarf wieder zur Verfügung. Dadurch könnten sich Strompreise stabilisieren und Solarprojekte wirtschaftlich besser kalkulieren lassen. Für Betreiber bedeutet dies mehr Planungssicherheit. Ohne Speicher hängt der Erlös stärker davon ab, ob die erzeugte Energie zum jeweiligen Zeitpunkt eingespeist und vermarktet werden kann. Mit einem Batteriespeicher lässt sich der Verkauf zumindest teilweise in Zeiträume mit höheren Preisen verschieben.

Photovoltaik und Speicher wachsen zu einem System zusammen

Die Entwicklung zeigt, dass künftig nicht mehr allein die maximale Modulleistung über den wirtschaftlichen Erfolg einer Photovoltaikanlage entscheidet. Ebenso wichtig werden der tatsächliche Energieertrag bei schwacher Einstrahlung und die Frage, wann der produzierte Strom genutzt oder verkauft werden kann. Topcon-Module sollen dabei morgens, abends und an bewölkten Tagen mehr Solarstrom liefern. Batteriespeicher verschieben diesen Strom anschließend in Zeiträume, in denen er im Betrieb oder im Netz benötigt wird. Aus einzelnen Komponenten entsteht damit ein abgestimmtes Energiesystem. Nach rund 20 Jahren am Markt sieht Jinko Solar die Verbindung von Photovoltaik und Speicherung als zentrale Entwicklung für Gewerbeanlagen und große Solarprojekte. Während leistungsfähigere Module die Erzeugung verbessern, sorgen Speicher dafür, dass mehr dieser Energie wirtschaftlich genutzt werden kann.