Die Performance Ratio von Photovoltaik berechnen
Deine Photovoltaikanlage soll mit maximaler Effizienz arbeiten. Mithilfe der Performance Ratio kannst du das über einen langen Zeitraum sicherstellen. Hier erfährst du, wie du die Kennzahl berechnest und wozu du den Wert nutzen kannst.
Das Wesentliche in Kürze
Leistung der Anlage: Die Performance Ratio ist ein Qualitätsfaktor. Sie sagt aus, wie gut die Photovoltaikanlage Sonnenlicht in Strom umwandelt.
Schnell berechnet: Zur Berechnung dividierst du die reale Leistung durch die theoretisch mögliche Leistung.
Richtwerte: Im Normalfall liegt dir Performance Ratio zwischen 65 und 75 %. Sehr hochwertige Anlagen erreichen auch exzellente Werte von über 80 %.
Langzeitüberwachung: Die Kennzahl eignet sich, um die Leistungsfähigkeit über einen längeren Zeitraum zu überwachen und Störungen oder Optimierungspotenziale zu erkennen.
Was ist die Performance Ratio?
Vereinfacht gesagt gibt die Performance Ratio (kurz: PR) an, wie gut deine Photovoltaikanlage das vorhandene Sonnenlicht in Strom umwandelt. Der Wert wird in Prozent angegeben und liegt im Normalfall zwischen 65 und 75 Prozent. Sehr hochwertige Anlagen erreichen auch exzellente Werte von über 80 Prozent. Grundsätzlich gilt: Je höher die Performance Ratio, desto besser arbeitet deine PV-Anlage.
Du kannst die Kennzahl zum einen nutzen, um Anlagen an verschiedenen Standorten miteinander zu vergleichen. Viel häufiger kommt sie aber zum Einsatz, um die Leistung einer PV-Anlage über einen längeren Zeitraum zu überwachen. Dafür ist sie geeignet, weil sie durch lange Messzeiträume, Schwankungen berücksichtigt und auch Wetteränderungen einbezieht. Auch wenn es innerhalb des Messzeitraumes an einzelnen Tagen starke Temperaturschwankungen gibt, sorgen diese nicht für extreme Veränderungen in den Daten. Dementsprechend ermöglicht die Performance Ratio eine objektive Bewertung der Effizienz.
Wie berechnest du die PR deiner Solaranlage?
Die Berechnung der Performance Ratio ist simpel: Du teilst den tatsächlichen Ertrag deiner Solaranlage durch den theoretisch möglichen Ertrag. Wichtig ist dabei, dass du beide Messwerte über denselben Zeitraum erhebst, z. B. über ein Jahr. Die Gleichung sieht also folgendermaßen aus:
Formel zur Berechnung der Performance Ratio:
Performance Ratio = realer Anlagenertrag in kWh im Jahr / berechneter möglicher Anlagenertrag in kWh im Jahr
Beispielrechnung
Im ersten Schritt musst du also erst einmal herausfinden, wie hoch der nominale, also der theoretisch mögliche, Ertrag der Photovoltaikanlage ist. Um ihn berechnen zu können, benötigst du die folgenden Daten:
jährliche Sonneneinstrahlung am Standort der Anlage
Wirkungsgrad der Module
Gesamtfläche der Module
Nun kannst du den nominalen Ertrag berechnen, indem du die jährliche Sonneneinstrahlung durch den Wirkungsgrad eines einzelnen Moduls teilst und den Wert anschließend mit der Modulfläche multiplizierst.
Formel zur Berechnung des möglichen Anlagenertrags:
möglicher Anlagenertrag = Sonneneinstrahlung pro m2 in kWh/Wirkungsgrad der Module in % x Modulfläche in m2
Gut zu wissen: Die jährliche Sonneneinstrahlung am Standort kannst du über Wetterstationen in deiner Nähe herausfinden. Deutlich sicherer und korrekter ist es aber, wenn du ein entsprechendes Messgerät an deiner Anlage installiert hast.
Wir nutzen die folgenden Daten für unsere Rechnung:
jährliche Einstrahlung: 1.000 Kilowattstunden pro Quadratmeter.
Wirkungsgrad der Solarmodule: 20 Prozent
Gesamtfläche der Solarmodule: 10 Quadratmeter
möglicher Anlagenertrag = 1.000 kWh/20 % x 10 m2 = 2.000 kWh
Im Beispiel liegt der tatsächlich abgelesene Ertrag der Anlage bei 1.200 kWh. Wir haben nun alle Daten, um die PR zu berechnen.
Performance Ratio = 1.200 kWh/2.000 kWh = 0,6
Es ergibt sich ein Wert von 0,6. Das Verhältnis von tatsächlich erzeugter Energie und theoretisch möglicher Energie liegt somit bei 60 Prozent.
Gut zu wissen: Selbst die beste PV-Anlage kann aufgrund verschiedener Verlustfaktoren nie eine Performance Ratio von 100 Prozent erreichen.
Warum ist die PR wichtig?
Die Performance Ratio gibt Aufschluss darüber, ob deine Photovoltaikanlage effizient arbeitet – und das auch über einen langen Zeitraum. Denn verschiedene Faktoren können dafür sorgen, dass der Ertrag deiner Solaranlage niedriger ausfällt als technisch möglich. Behältst du die PR im Blick, erkennst du schnell, ob die Möglichkeiten und die real erzeugte Energie noch in einem passenden Verhältnis zueinanderstehen. Sinkt die Performance Ratio, kann das auf Verschleiß oder Defekte der Solarmodule, Wechselrichter und Verkabelung hindeuten.
Auch für die Standortbestimmung ist die PR gut geeignet, da sie, wie bereits erwähnt, Schwankungen berücksichtigt. Das betrifft nicht nur Veränderungen bei Temperatur und Sonneneinstrahlung, sondern auch Abweichungen, die durch Wartung und Systemänderungen entstehen.
Ist es sinnvoll, sich nur auf die PR zu konzentrieren?
Es ist nie sinnvoll, sich nur mit einem Wert zu beschäftigen. Die Performance Ratio ist zwar ein wichtiger Qualitätsfaktor für die Effizienz der Solaranlage. Dennoch solltest du auch andere Kennzahlen im Blick behalten, die eine Aussage über die Leistung deiner Anlage treffen, wie den tatsächlichen Ertrag, die Nennleistung, die Spitzenleistung (kWp) oder die Modultemperatur.
Welche Faktoren beeinflussen die Performance Ratio?
Die Performance Ratio ist ein dynamischer Wert, der immer wieder kleineren Schwankungen unterliegt. Leichte Veränderungen können ganz normal sein und sollten dich nicht direkt beunruhigen. Erst wenn du eine starke Abweichung von den Normwerten der Anlage wahrnimmst, solltest du einen Techniker zu Rate ziehen.
Die folgenden Faktoren können Ursachen sein, dass sich die PR zu bestimmten Zeitpunkten von den üblichen Werten unterscheidet.
Sonneneinstrahlung: Die Sonneneinstrahlung ändert sich über den Tag. Steht die Sonne am Morgen niedrig, ist der PR-Wert niedriger als bei hohem Sonnenstand zur Mittagszeit.
Verschattung oder Verschmutzung: Messgerät und PV-Module können durch Pflanzen oder Bauwerke verschattet sein. Auch Verschmutzungen durch Staub, Pollen oder Schnee können die PR beeinflussen.
Erfassungszeitraum: Wie lang der Messzeitraum sein sollte, richtet sich danach, wofür du den Wert erheben möchtest. Möchtest du einen Standortvergleich vornehmen, sollte der Zeitraum mindestens einen Monat betragen. Für die Überwachung der Effizienz deiner Anlage empfehlen wir ein Jahr.
Leitungsverluste: Der Wechselrichter deiner Anlage wandelt Gleichstrom zu Wechselstrom um – allerdings nicht ohne einen geringen Energieverlust. Moderne Wechselrichter erreichen allerdings Umwandlungsraten von 95 bis 98 Prozent. Auch in der Verkabelung geht Energie verloren. Zu lange oder veraltete Kabel steigern den Verlust.
Wirkungsgrad der PV-Module: Je höher der Wirkungsgrad der Module, desto höher ist auch die Performance Ratio. Allerdings schwankt er, z. B. durch Temperaturveränderungen, und nimmt mit zunehmender Laufzeit ab.
Unterschiede in der Solarzellentechnologie des Messgeräts und der PV-Module: Unterscheidet sich die Solarzellentechnologie der Module von der des Messgeräts, kann es in der Messung zu Abweichungen kommen.
Ausrichtung des Messgeräts: Sind deine Module und das Messgerät unterschiedlich ausgerichtet, unterscheidet sich der Winkel der Sonneneinstrahlung. Die Werte sind dann nicht vergleichbar.
Temperaturen: Je wärmer das Modul, desto schlechter arbeitet es. Am effektivsten arbeiten Module bei einer Temperatur von 25 °C.
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