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Watt Peak

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
(Weitergeleitet von Kilowatt peak)

Watt Peak ({{#invoke:Vorlage:lang|full|CODE=en|SCRIPTING=Latn|SERVICE=englisch}} ‚Spitze‘) ist eine im Bereich Photovoltaik gebräuchliche, aber nicht normgerechte Einheit für die Nennleistung von Solarzellen unter Standardtestbedingungen (STC), wozu eine laborübliche Temperatur von 25 Grad Celsius gehört, die im Betrieb in praller Sonne oft weit überschritten wird, was zu Leistungsverlust führt. Ein einzelnes knapp 2 Quadratmeter großes Modul, marktüblich Stand Mitte der 2020er Jahre, gibt ungefähr 400 Watt elektrische Leistung ab, typischerweise ca. 10 Ampere Gleichstrom bei ca. 40 Volt Gleichspannung. Die tatsächliche Modulleistung hängt von der konkreten Sonneneinstrahlung und vor allem von der Temperatur ab. Die tatsächlich im Stromnetz als 230-V-Wechselstrom nutzbare Leistung wird von Wechselrichtern bereitgestellt, deren Nennleistung meist deutlich unter der eher theoretischen Nennleistung der Module liegt.

Für Gesamtanlagen gebräuchlich sind Vielfache wie Kilowatt peak, Megawatt peak für Freiflächenanlagen, und Gigawatt peak für die in ganzen Regionen installierte gesamte Modul-Nennleistung. Als Abkürzungen werden Wp, kWp, MWp oder GWp verwendet. Die Einheit dient dazu, unterschiedliche Solarmodule unter genormten Testbedingungen vergleichen zu können, und wird auch zur rechtlichen Einordnung von Anlagengrößen herangezogen.

Definition

Mit Watt Peak bezeichnet man die von Solarmodulen abgegebene elektrische Leistung unter Standard-Testbedingungen (STC) mit folgenden Parametern:<ref>{{#if:|{{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}| |}}}}{{#if:Matthias Diehl|Matthias Diehl: }}{{#if:|{{#if:Die Verwirrung um das Watt-Peak|[{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|archivURL|1={{#invoke:URLutil|getNormalized|1={{{archiv-url}}}}}}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel=Die Verwirrung um das Watt-Peak}}]{{#if:| ({{{format}}})}}{{#if:| {{{titelerg}}}{{#invoke:Vorlage:Internetquelle|Endpunkt|titel={{{titelerg}}}}}}}}}|{{#if:https://photovoltaikbuero.de/pv-know-how-blog/die-verwirrung-um-das-watt-peak/%7C{{#if:{{#invoke:TemplUtl%7Cfaculty%7C}}%7C{{#invoke:Vorlage:Internetquelle%7CTitelFormat%7Ctitel={{#invoke:WLink%7CgetEscapedTitle%7C1=Die Verwirrung um das Watt-Peak}}}}|[{{#invoke:URLutil|getNormalized|1=https://photovoltaikbuero.de/pv-know-how-blog/die-verwirrung-um-das-watt-peak/}} {{#invoke:Vorlage:Internetquelle|TitelFormat|titel={{#invoke:WLink|getEscapedTitle|1=Die Verwirrung um das Watt-Peak}}}}]}}{{#if:| ({{{format}}}{{#if:pvBuero2009-08-14{{#if: 2023-11-22 | {{#if:{{#invoke:TemplUtl|faculty|}}||1}}}} 

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Das Internationale Büro für Maß und Gewicht, das die SI-Einheiten verwaltet, rät dazu, die Bezeichnung sowie das Symbol nicht zur Beschreibung physikalischer Größen zu nutzen.

Verwendung

Formulierungen wie „Die Photovoltaikanlage hat eine Leistung von 10 kWp“ oder „Dies ist eine 1,2-MWp-Freiflächensolaranlage“ sind umgangssprachlich. Formal korrekt müsste es „Die Photovoltaikanlage - genaugenommen deren PV-Module - hat eine Nennleistung gemäß Standard-Testbedingungen von 10 kW“ bzw. „Dies ist eine 1,2-MW-Freiflächensolaranlage (Nennleistung gemäß Standard-Testbedingungen)“ heißen.

Die Aussage „Es wird pro kWp eine Fläche von etwa 6 bis 10 m² benötigt“ bedeutet, dass für eine erwünschte Anlagenleistung von 1 kW unter Standard-Testbedingungen eine Fläche von etwa 6 bis 10 m² benötigt wird.

Entsprechend ist die Schreibweise „PNenn = 1 kW“ für Photovoltaikanlagen der Schreibweise „P = 1 kWp“ vorzuziehen, da eine Anfügung von Zusätzen an Einheitenzeichen nicht normgerecht ist.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref>

Praxisbezug in Deutschland

Die Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² ist unter realen Bedingungen ein transienter Wert. Er wird umso öfter erreicht, je klarer die Luft ist, je näher man in Richtung Äquator geht und je höher man über dem Meeresspiegel ist. Außerdem hängt er davon ab, wie nahe die Sonne am höchsten Punkt steht. Üblicherweise wird er in Deutschland nur in den Mittagsstunden eines unbewölkten Tages erreicht.

Minütlich gemessene Häufigkeitsverteilungen der Bestrahlungsstärke in Deutschland zeigen auch Werte darüber. Diese können durch Reflexion und Streuung auch bis zu 1500 W/m² erreichen.<ref>{{#invoke:Vorlage:Literatur|f}}</ref> Aufgrund der zeitlich kurzen Verfügbarkeit und des Umstands, dass Wechselrichter meist für eine Bestrahlungsstärke von 1000 W/m² und darunter ausgelegt werden (ökonomisches Maximum), werden diese selten genutzt. Das Maximum der Bestrahlungsstärke am Rand der Erdatmosphäre entspricht der Solarkonstante E0 und beträgt 1367 W/m².

Im normalen Betrieb haben Solarmodule bzw. die Solarzellen bei einer Einstrahlung von 1 kW/m² meist eine wesentlich höhere Betriebstemperatur als die im Test vorgesehenen 25 °C und deshalb einen bis zu 20 % niedrigeren Wirkungsgrad und eine dementsprechend geringere tatsächlich abgegebene Leistung.<ref><templatestyles src="Webarchiv/styles.css" />{{#if:20121028231224 

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          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von WebCite erkannt, bitte Parameter 'webciteID' benutzen.|1}} 
        | archive.today |archive.is |archive.ph |archive.fo |archive.li |archive.md |archive.vn = 
          {{#if:  || }}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Im Parameter 'archiv-url' wurde URL von archive.today erkannt, bitte Parameter 'archive-today' benutzen.|1}}
      }}{{#if: 
         | {{#iferror: {{#iferror:{{#invoke:Vorlage:FormatDate|Execute}}|}}
             | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Wert des Parameter 'archiv-datum' ist ungültig oder hat ein ungültiges Format.|1}}
          |  }} 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Pflichtparameter 'archiv-datum' wurde nicht angegeben.|1}}
      }}
    | {{#if: 
         | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Der Parameter 'archiv-datum' ist nur in Verbindung mit 'archiv-url' angebbar.|1}}
      }}
  }}{{#if:{{#invoke:URLutil|isHostPathResource|http://www.solar-is-future.de/faqs/technik-und-funktionsweise.html}}
    || {{#if:  || }}
  }}{{#if: Was bedeutet eigentlich Kilowatt Peak (kWp)?
    | {{#if: {{#invoke:WLink|isBracketedLink|Was bedeutet eigentlich Kilowatt Peak (kWp)?}}
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      }}
    | {{#if:  || }}Vorlage:Webarchiv/Wartung/Linktext_fehlt
  }}{{#switch: 
    |addlarchives|addlpages= {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/Parameter}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: enWP-Wert im Parameter 'format'.|1}}
  }}{{#ifeq: {{#invoke:Str|find|http://www.solar-is-future.de/faqs/technik-und-funktionsweise.html%7Carchiv}} |-1
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              | abendblatt.de | daserste.ndr.de | inarchive.com | webcitation.org = 
              | #default = {{#if:  || }}{{#if: 1 |Vorlage:Webarchiv/Wartung/URL}}{{#invoke:TemplUtl|failure| Fehler bei Vorlage:Webarchiv: Archiv-URL im Parameter 'url' anstatt URL der Originalquelle. Entferne den vor der Original-URL stehenden Mementobestandteil und setze den Archivierungszeitstempel in den Parameter 'wayback', 'webciteID', 'archive.today' oder 'archive-is' ein, sofern nicht bereits befüllt.|1}}
            }} 
       }}
  }} SMA Solar Technology AG</ref> Durch eine gewöhnlich starre Ausrichtung einer ortsfesten Photovoltaikanlage sind die Zellen selten genau senkrecht zum einfallenden Licht ausgerichtet, wodurch die Bestrahlungsstärke mit dem Sinus des momentanen Einfallswinkels zu multiplizieren ist – der nur bei 90° den Wert 1,0 hat – und sich deshalb allgemein vermindert. Dazu gehört im Tagesverlauf neben einer Änderung des Azimut (Ost-West-Auslenkung) auch eine Änderung der Höhe (Elevation).

Zum Beispiel beträgt die maximale Sonnenhöhe im Juni in München 65,3°, in Flensburg 58,7°; der Sinus dazu ergibt durch den Faktor eine Minderung auf 90,85 bzw. 85,45 %. Zur Wintersonnwende wird die Leistung in den Beispielstädten gar auf 31,73 und 20,62 % des theoretischen Maximums beschränkt.

Die Angabe in Watt Peak dient dem Vergleich flächengleicher Solarmodule aus unterschiedlicher Fertigung in ihrem Wirkungsgrad sowie der Dimensionierung der unterschiedlichen Komponenten einer Solaranlage. Sie kann als alleinige Angabe nicht zur Charakterisierung einer Photovoltaikanlage dienen, da dabei für den Energieertrag und für die Wirtschaftlichkeit der Anlage wesentliche Parameter wie die Aufbauart (Freifläche, Dach, nachgeführt) und der Aufstellungsort, d. h. der Breitengrad und damit verknüpft die mittlere Bestrahlungsstärke, oder die am Aufstellungsort herrschenden klimatischen Bedingungen wie die Temperatur nicht beachtet werden.

Zusammenfassend gilt für eine tatsächlich realisierte Photovoltaikanlage, dass die Angabe der Nennleistung in Watt Peak weder einer Maximalleistung noch einer Dauerleistung entspricht. Da die Strahlungsbedingungen oft schlechter und die Module meist deutlich wärmer sind als unter Standardtestbedingungen, wird die Peak-Leistung in der Praxis nur sporadisch erreicht und noch seltener übertroffen.<ref>Volker Quaschning: Erneuerbare Energien und Klimaschutz. 3. Auflage, München 2013, S. 127.</ref> Vor allem werden die Betriebsbedingungen bzw. der jeweilige aktuelle Wirkungsgrad des Wechselrichters – als ein Bestandteil der Photovoltaikanlage – nicht berücksichtigt.

Einzelnachweise

<references />

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