Im realen Betrieb von Photovoltaiksystemen arbeiten Module häufig über lange Zeiträume unter komplexen Bedingungen wie hoher Einstrahlung, begrenzter Belüftung und Wärmestau auf Dächern. Um den Einfluss von Temperaturänderungen auf die Modulleistung zu beschreiben, geben Hersteller von Solarmodulen in den technischen Datenblättern in der Regel den Temperaturkoeffizienten an. In bestimmten Anwendungsszenarien wird dieser Parameter zu einem entscheidenden Faktor, der die Energieerträge, die Systemeffizienz sowie die langfristige Wirtschaftlichkeit von PV-Projekten beeinflusst.
Inhalt
- Was ist der Temperaturkoeffizient und welche Betriebseigenschaften von Modulen beschreibt er?
- Die gängigsten Arten von Temperaturkoeffizienten und ihr Einfluss auf die Stromerzeugung (PMAX, ISC und VOC)
- Wie beeinflusst der Temperaturkoeffizient die tatsächliche Modulleistung in unterschiedlichen Anwendungsszenarien?
- Wie lässt sich der Temperaturkoeffizient bei der Modulauswahl richtig einsetzen?
1. Was ist der Temperaturkoeffizient und welche Betriebseigenschaften von Modulen beschreibt er?
In den technischen Daten von Photovoltaikmodulen wird der Temperaturkoeffizient häufig als „untergeordneter Kennwert“ betrachtet. Unter realen Betriebsbedingungen spiegelt er jedoch maßgeblich die Anpassungsfähigkeit eines Moduls an hohe Temperaturen sowie die Stabilität der Stromerzeugung wider.
Technisch beschreibt der Temperaturkoeffizient die Änderung der elektrischen Eigenschaften eines Moduls, wenn die Betriebstemperatur über die Standard-Testbedingungen (STC, 25 °C) ansteigt. Er wird üblicherweise in %/°C angegeben und gibt an, wie sich Spannung, Strom oder Ausgangsleistung pro 1 °C Temperaturerhöhung verändern.
In der Praxis geht seine Bedeutung jedoch über die reine Parameteränderung hinaus. Entscheidend ist, dass der Temperaturkoeffizient den realen Betriebszustand unter nicht idealen Bedingungen abbildet. Im Außeneinsatz arbeiten PV-Module häufig über längere Zeiträume bei Temperaturen deutlich oberhalb von 25 °C – insbesondere in sommerlichen Hocheinstrahlungsphasen oder bei Dachsystemen mit eingeschränkter Wärmeabfuhr.
Aus Anwendungssicht weist der Temperaturkoeffizient folgende zentrale Merkmale auf:
- Die Modultemperatur wird durch Einstrahlung, Belüftung, Montageart und Dachkonstruktion beeinflusst und liegt meist über der Umgebungstemperatur;
- Er beschreibt die Leistungsänderung mit der Temperatur, nicht die absolute Moduleffizienz;
- Sein Nutzen liegt in der Bewertung von Leistungsabweichungen unter realen Betriebsbedingungen;
- Er ist stets im Kontext des Anwendungsszenarios, des relevanten Temperaturbereichs und der Projektziele zu bewerten.
Auf dieser Grundlage lassen sich die unterschiedlichen Temperaturkoeffizienten und ihre jeweilige Bedeutung für die praktische Anwendung gezielt einordnen.
2. Die gängigsten Arten von Temperaturkoeffizienten und ihr Einfluss auf die Stromerzeugung (PMAX, ISC und VOC)
In den Datenblättern von Photovoltaikmodulen werden in der Regel drei temperaturabhängige Kenngrößen ausgewiesen: die Leerlaufspannung (Voc), der Kurzschlussstrom (Isc) und die maximale Ausgangsleistung (Pmax). Obwohl alle drei als Temperaturkoeffizienten angegeben werden, unterscheiden sie sich deutlich in ihrer Relevanz für die tatsächliche Stromerzeugung. Ein Verständnis dieser Unterschiede hilft, einzelne Kennwerte bei der Modulauswahl nicht überzubewerten.
2.1 Voc-Temperaturkoeffizient: Einfluss auf Systemgrenzen, nicht auf den Ertrag
Mit steigender Modultemperatur nimmt die Leerlaufspannung (Voc) in der Regel ab. In der Praxis wirkt sich dies vor allem auf systemseitige Auslegungsfragen aus, etwa auf die Anzahl der Module pro String, den zulässigen Spannungsbereich des Wechselrichters und die Sicherheitsreserven.
Da PV-Module im Netzbetrieb nahe dem MPP arbeiten, bestimmt Voc den tatsächlichen Energieertrag nicht direkt. Entsprechend dient der Voc-Temperaturkoeffizient primär als Randbedingung für Systemdesign und elektrische Auslegung, nicht als zentraler Leistungsindikator.
2.2 Isc-Temperaturkoeffizient: messbare Änderung, begrenzter Ertragseinfluss
Der Kurzschlussstrom (Isc) steigt mit zunehmender Temperatur meist leicht an, weshalb sein Temperaturkoeffizient in der Regel gering positiv oder nahe null ist.
Unter realen Betriebsbedingungen arbeiten Module jedoch nicht im Kurzschluss, sondern am Maximum Power Point. Daher hat die temperaturbedingte Veränderung von Isc nur einen begrenzten Einfluss auf den tatsächlichen Energieertrag. Der Isc-Temperaturkoeffizient wird vor allem für elektrische Sicherheitsbetrachtungen herangezogen, weniger zur Bewertung der Erzeugungsleistung.
2.3 Pmax-Temperaturkoeffizient: direkter Indikator für die Leistung bei hohen Temperaturen
Im Gegensatz dazu steht der Temperaturkoeffizient der maximalen Ausgangsleistung (Pmax) in direktem Zusammenhang mit der Stromerzeugung. Steigt die Modultemperatur, lässt sich die Veränderung von Pmax nahezu unmittelbar als Änderung der nutzbaren Leistung interpretieren.
In Projekten mit dauerhaft hohen Betriebstemperaturen führen Unterschiede im Pmax-Temperaturkoeffizienten häufig zu spürbaren Ertragsabweichungen. Dies gilt insbesondere für gewerbliche und industrielle Dachanlagen, Carports sowie Hochtemperaturregionen wie Südeuropa. Module mit einem geringeren (weniger negativen) Pmax-Temperaturkoeffizienten können hier in der Regel eine stabilere Leistung aufrechterhalten und den temperaturempfindlichen Jahresertrag reduzieren. Typische Bereiche temperaturbezogener Kenngrößen gängiger PV-Module sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Aus Ertragssicht ist Pmax der praxisrelevanteste Temperaturkoeffizient, während Voc und Isc vor allem für Systemauslegung und elektrische Sicherheit von Bedeutung sind.
3. Wie beeinflusst der Temperaturkoeffizient die tatsächliche Modulleistung in unterschiedlichen Anwendungsszenarien?
3.1 Warum wirkt sich der Temperaturkoeffizient in Südeuropa direkt auf die Wirtschaftlichkeit von PV-Projekten aus?
Befindet sich ein Projekt in Südeuropa (z. B. Süditalien oder Südfrankreich) und stammen die wesentlichen Erträge aus der Sommerstromerzeugung, ist der Temperaturkoeffizient kein „optionaler Parameter“, sondern eine Variable mit direktem Einfluss auf den Jahresertrag.
PV-Projekte in Regionen wie Süditalien oder Südfrankreich weisen typischerweise zwei Merkmale auf:
- Die solare Einstrahlung erreicht im Sommer ihr Maximum, mit Ertragsspitzen zwischen Juni und August;
- Im gleichen Zeitraum liegen auch die Modultemperaturen auf dem höchsten Niveau des Jahres.
Hohe Temperaturen fallen damit nicht in ertragsschwache Phasen, sondern überlagern das wichtigste Ertragsfenster. In der technischen Bewertung wird häufig ein vereinfachtes, an IEC-Grundsätzen orientiertes Modell verwendet, um Leistungsänderungen unter Hochtemperaturbedingungen abzuschätzen:
P ≈ Pₛₜ𝒸 × [1 + Pmax × (Tcell − 25 °C)]
Diese Beziehung dient dazu zu beurteilen, ob sich hohe Betriebstemperaturen in den zentralen Ertragsperioden des Jahres zu dauerhaften Leistungsunterschieden ausweiten.
Annahmen für den Betrieb:
- Modultemperatur: 80 °C
- Temperaturdifferenz zu STC: 80 °C − 25 °C = 55 °C
Beispiele:
- TOPCon-Module (Pmax-Temperaturkoeffizient −0,32 %/°C): Leistungsreduktion ca. 17,6 %, effektive Leistung etwa 82 % der Nennleistung;
- IBC-Module (Pmax-Temperaturkoeffizient −0,29 %/°C): Leistungsreduktion ca. 15,95 %, effektive Leistung etwa 84 % der Nennleistung;
- HJT-Module (Pmax-Temperaturkoeffizient −0,243 %/°C): Leistungsreduktion ca. 13,4 %, effektive Leistung etwa 86–87 % der Nennleistung.
Für südeuropäische Projekte mit stark sommerlastiger Stromerzeugung steht der Temperaturkoeffizient damit in direktem Zusammenhang mit der langfristigen Ertragsstabilität und sollte bei der Modulauswahl als wesentliches Vergleichskriterium berücksichtigt werden.
3.2 In welchen Anwendungsszenarien sollte der Temperaturkoeffizient besonders berücksichtigt werden?
Ob der Temperaturkoeffizient den Projektertrag tatsächlich beeinflusst, hängt nicht allein von Land oder geografischer Lage ab, sondern vor allem vom konkreten Anwendungsszenario. In der Praxis zeigt sich der Einfluss besonders deutlich in folgenden Fällen:
- Gewerbliche und industrielle Dachanlagen
Begrenzte Belüftung und eingeschränkte Wärmeabfuhr auf der Modulrückseite führen im Sommer häufig zu dauerhaft hohen Betriebstemperaturen. In solchen Projekten kann der Temperaturkoeffizient den Output in den ertragsstarken Zeitfenstern direkt beeinflussen und besitzt entsprechend hohe Relevanz. - Carports und aufgeständerte Konstruktionen
Module sind oft direkter Sonneneinstrahlung ausgesetzt; Bodenreflexion und Umgebungstemperatur verstärken den Wärmeeintrag. Bei stark sommerorientierten Ertragsprofilen ist der Temperaturkoeffizient ein wichtiger Vergleichsmaßstab. - Agri-PV- und niedrig aufgeständerte Systeme
Geringe Bodenfreiheit erhöht den Einfluss der Bodenwärmestrahlung. Da diese Anlagen auf langfristig stabile Erträge ausgelegt sind, wird der Effekt des Temperaturkoeffizienten häufig erst über mehrere Betriebsjahre deutlich.
Entscheidend bei der Bewertung des Temperaturkoeffizienten ist daher weniger das geografische Etikett als vielmehr die Frage, ob Module über längere Zeiträume unter Bedingungen mit hoher Temperatur und hoher Ertragsgewichtung betrieben werden. In den genannten Szenarien sollte der Temperaturkoeffizient entsprechend als zentrales Kriterium bei der Modulauswahl herangezogen werden.
4. Wie lässt sich der Temperaturkoeffizient bei der Modulauswahl richtig einsetzen?
Bei der Auswahl von Photovoltaikmodulen ist der Temperaturkoeffizient kein Parameter, der isoliert „optimiert“ werden muss. Unter bestimmten Projektbedingungen sollte er jedoch keinesfalls außer Acht gelassen werden.
In der Praxis wird der Temperaturkoeffizient vor allem für den Vergleich von Modulen in folgenden Projekttypen herangezogen:
- Projekte mit stark sommerlastigen Erträgen und hoher Temperaturbelastung
HJT-Module weisen einen vergleichsweise niedrigen Temperaturkoeffizienten auf und eignen sich für Projekte mit hohen Anforderungen an die Ertragsstabilität bei hohen Temperaturen und an langfristige Wirtschaftlichkeit, insbesondere bei entsprechendem Budgetrahmen.
IBC-Module bieten einen ausgewogenen Kompromiss zwischen Temperaturkoeffizient und Leistungsdichte pro Fläche und sind daher gut geeignet für gewerbliche und industrielle Anwendungen, bei denen Effizienz und Stabilität unter hohen Temperaturen gleichermaßen gefragt sind.
- Projekte mit saisonal hohen Temperaturen, aber ohne ganzjährige Dominanz
In diesen Szenarien wirkt sich hohe Temperatur nur zeitweise auf den Energieertrag aus.TOPCon-Module bieten hier eine starke Gesamtbalance aus Wirkungsgrad, Kostenstruktur und Temperaturkoeffizient. Sie eignen sich besonders für Projekte, bei denen Wirtschaftlichkeit, Lieferstabilität und ausgewogene Gesamtperformance im Vordergrund stehen, etwa bei dauerhafter Installation auf Dächern, Carports oder anderen Konstruktionen mit eingeschränkter Wärmeabfuhr.
- Projekte mit geringer Sensitivität gegenüber dem Temperaturkoeffizienten
In solchen Fällen ist die Modultemperatur vergleichsweise gut kontrollierbar, und der Einfluss hoher Temperaturen auf den Ertrag ist begrenzt. Der Temperaturkoeffizient dient hier nicht als primäres Unterscheidungsmerkmal, sondern wird gemeinsam mit anderen Leistungsparametern bewertet.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass der Temperaturkoeffizient nicht allein über die Modulauswahl entscheidet. In Anwendungen, in denen hohe Betriebstemperaturen zum Normalzustand gehören, sollte er jedoch als wesentliches Vergleichskriterium berücksichtigt und im Kontext der jeweiligen Modultechnologie bewertet werden, um Auswirkungen auf reale Erträge und langfristige Projektwirtschaftlichkeit realistisch einschätzen zu können.
Maysun Solar ist im europäischen Markt etabliert und beliefert Großhandels- und Vertriebspartner mit Solarmodule auf Basis von IBC Technologie, TOPCon Technologie und HJT Technologie. Der Fokus liegt auf stabiler Leistung bei hohen Temperaturen, hoher Leistungsdichte und guter Systemkompatibilität für nachhaltige Erträge unter realen Betriebsbedingungen.
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