Photovoltaik-Glossar

siehe Kaufmännische bzw. Technische Betriebsführung von PV Anlagen

In der Energiewirtschaft – sprich auf dem Strommarkt – fasst man Stromkunden und Stromlieferanten in sogenannten Bilanzkreisen zusammen. Derartige Gruppierungen sind virtuelle Energiemengenkonten, aus denen für Endkunden bzw. allgemein für Bilanzverantwortliche alle Stromeinspeisungen in das Netz innerhalb eines Gebietes ablesbar sind. Geführt werden diese Konten von Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB).

„BoS“ steht für die englischen Begriffe „Balance of Systems“. Gemeint sind damit alle sekundären Komponenten für eine lauffähige Photovoltaikanlage, bis auf die Solarmodule und die Wechselrichter. Zu den BoS zählen vor allem die Unterkonstruktion, Stromkabel und sonstige notwendige Kleinteile für die Installation einer Aufdach- oder Freiland-Solaranlage.

Schadhafte, verschmutzte oder verschattete Zellen/ Module werden überbrückt. Der Strom fließt daran vorbei, die Leistung der Anlage wird nur um Leistung der gebrückten Zellen/ Module vermindert.

Der Datenlogger ist ein stationärer Datenspeicher, der die Wechselrichterdaten archiviert und eine stetige Betriebskontrolle der Photovoltaikanlage auch über längere Zeiträume gewährleistet.

Durch Alterung verschlechtert sich der Wirkungsgrad der Solarmodule mit der Zeit. Eine übliche Annahme sind etwa 0,5% Leistungsminderung pro Jahr.

Die Unfallverhütungsvorschrift „Elektrische Anlagen und Betriebsmittel“ DGUV V3 schreibt die regelmäßige Überprüfung elektrischer Arbeitsmittel auf deren ordnungsgemäßen Zustand vor. Die Prüfung gehört zur vorbeugenden Instandhaltung und muss auch in PV-Anlagen regelmäßig durchgeführt werden.

Sonnenstrahlung, die nicht direkt auf die PV-Module trifft, sondern durch Reflexion, Streuung oder Ähnliches erzeugt wird, bezeichnet man als Diffusstrahlung. Auch sie kann zur Produktion von Solarenergie genutzt werden, vor allem im Winter trägt sie einen großen Teil zur Energieproduktion von PV-Anlagen bei.

siehe Gleichstrom

Die direkte Strahlung ist der Anteil der Sonneneinstrahlung, der direkt auf der Erdoberfläche ankommt. Der Anteil direkter Strahlung an der gesamten Einstrahlung wird vor allem durch Streuung, Reflexionen oder Absorption von Teilen der direkten Strahlung vermindert. Ein häufig auftretender Grund für die Minderung von Direktstrahlung ist eine Wolkendecke.

Die Direktvermarktung ist der Verkauf von Strom – gewonnen aus erneuerbaren Energien – an der Strombörse oder an Endkunden (z.B. große Netzbetreiber). Gemäß dem Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) wird der „grüne Strom“ an der Börse gleichberechtigt mit dem klassisch erzeugten Strom gehandelt und wird somit auch zum selben Marktpreis angeboten. Der Gesetzgeber hat mit dem Marktprämienmodell eine Förderung der Direktvermarktung eingeführt.

Due Diligence bezeichnet eine „mit Sorgfalt“ durchgeführte Risikoprüfung. Die Due-Diligence-Prüfung unterstützt dabei, Stärken und Schwächen von Objekten wie zum Beispiel PV-Anlagen zu analysieren und das Objekt zu bewerten.

Neben kristallinen Solarzellen sind Dünnschicht-Solarzellen der am weitesten verbreitete Modultyp. Auf einem Trägermaterial (z.B. Edelstahlfolie oder Glas) bildet sich eine dünne Schicht durch die Aufbringung von photoaktiven Halbleitern. Als positive Aspekte dieses Beschichtungsverfahrens gelten die relativ niedrigen Herstellungskosten, eine hohe Flexibilität der Form und bei einer Verschattung sind derartige Solarzellen weniger anfällig. Allerdings ist der Wirkungsgrad im Vergleich mit Siliziumzellen, welche in kristallinen Solarzellen verwendet werden, geringer.

Das „Gesetz für den Vorrang Erneuerbarer Energien“ ist ein Bestandteil des umfassenden Richtlinienpakets, um die Ziele des Klimaschutzes zu erreichen. Darunter befindet sich u.a. die 21-prozentige CO2-Senkung bis 2012 und die Abhängigkeit von fossilen und atomaren Energieträgern einzuschränken. Das EEG bietet mit seinen festen Vergütungssätzen (siehe auch Einspeisevergütung) für die unterschiedlichen Erneuerbare-Energien-Technologien ein hohes Maß an Investitionssicherheit. Weltweit wurde das EEG von mehr als 50 Ländern und Regionen kopiert.

vergleiche Netzsicherheitsmanagement

Durch die im Erneuerbare-Energien-Gesetz festgeschriebene Einspeisevergütung wird die Nutzung von erneuerbaren Energien gefördert. Die Höhe der Vergütung ist abhängig von der eingesetzten Technologie und Skalierung. So ist z.B. die Einspeisevergütung für eine kleinere PV-Aufdachanlage höher als für ein großes PV-Kraftwerk. Die Einspeisevergütung wird für 20 Jahre nach Inbetriebnahme fixiert, was zu einer hohen Investitionssicherheit führt. Erfasst wird der zu vergütende Betrag durch einen Einspeisezähler, die Rechnung wird an den zuständigen Netzbetreiber gestellt, oder direkt vom Netzbetreiber per Gutschrift abgerechnet.

Seit der Einführung des EEG ist es in Deutschland Pflicht, netzgekoppelte Solaranlagen mit einem Einspeisezähler auszurüsten. Dieser zusätzlich zu dem üblichen Verbrauchszähler montierte Zähler misst die Energie die in das öffentliche Netz eingespeist wurde.

Das elektrische Potential eines Punktes ist der Quotient aus der potentiellen Energie dieses Punktes und der Ladung des Körpers. Die Potentialdifferenz zwischen zwei beliebigen Punkten eines elektrischen Feldes bestimmt die Spannung zwischen diesen beiden Punkten.

Beim Elektrolumineszenz-Verfahren werden mit einer speziellen Kamera Aufnahmen der PV-Module gemacht. Dazu werden die Module bei Dunkelheit rückwärts bestromt, wodurch die Module anfangen, Licht im Infrarotbereich zu erzeugen. Hierdurch können Schäden, z.B. Zellbrüche schnell und zuverlässig identifiziert werden. Auch andere Fehler, wie etwa kurzgeschlossene Solarzellen oder feinste Haarrisse, können aufgezeigt werden. Zudem werden Solarzellen mit schlechtem Wirkungsgrad, z.B. durch potenzialinduzierte Degradation verursacht, deutlich sichtbar.

Die Fernwirkanlage hat als Teil des NSM eine ähnliche Funktion wie der Rundsteuerempfänger. Im Unterschied zum Rundsteuerempfänger erlaubt die Fernwirkanlage noch eine Übertragung von Netzinformationen zwischen den Schaltanlagen der Solaranlage und einer Netzleitstelle.

Eine (Photovoltaik-) Freiflächenanlage (mit PVF abgekürzt) ist auf einer ebenen, freien Fläche „montiert“. Es handelt sich um ein fest installiertes System, bei dem durch eine Unterkonstruktion ermöglicht wird, die Photovoltaikmodule in einem geeigneten Winkel (Azimutwinkel genannt) zur Sonne auszurichten. Eine andere Variante bilden die sogenannten Tracker-Systeme, welche im Stande sind, der Sonne zu „folgen“.

1.000.000 x Kilowattstunde (kWh) oder 1000 x Megawattstunde (MWh)

Bei Gleichstrom handelt es sich um Strom, der ständig in dieselbe Richtung fließt. Darin unterscheidet er sich vom Wechselstrom, der seine Richtung in gleichmäßigen Zeitabständen wechselt. Da PV-Module Gleichstrom produzieren, im Stromnetz allerdings Wechselstrom fließt, muss der erzeugte Strom erst in einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden.

Die Globalstrahlung bezeichnet die gesamte auf eine horizontale Fläche auftreffende Strahlung. Sie setzt sich aus der Direktstrahlung und der diffusen Einstrahlung zusammen und wird in W/m² angegeben.

Durch das regelmäßige Mähen des Grases (und anderen Bewuchses wie z.B. Sträucher) sowohl zwischen den Solarmodulen als auch im Rest des Parkgeländes werden Verschattungen der Module vermieden und Leistungsverlusten vorgebeugt. Die Mahd kann dabei mit Mähmaschinen oder einer professionellen Schafbeweidung durchgeführt werden.

Ein Hot Spot (deutsch: „heißer Fleck“) entsteht durch eine lokale Überhitzung eines Solarmoduls an einzelnen Stellen. Durch die Überhitzung kommt es zu einer Beschädigung des Zellmaterials, im schlimmsten Fall kann dabei das komplette Modul zerstört werden. Eine lokale Überhitzung kann beispielsweise durch Verschattung entstehen.

Die kaufmännische Betriebsführung eines Solarparks umfasst die kaufmännische Verwaltung des Geschäftsbetriebs einer Photovoltaikanlage. Zu den einzelnen Leistungen der kaufmännischen Betriebsführung zählen u.a. das Controlling, das Rechnungswesen, die Finanzbuchhaltung, Performance- und Vertragsmonitoring, das Claim Management sowie die allgemeine Koordination der Projektbeteiligten. Als „Kümmerer“ übernimmt die kaufmännische Betriebsführung für einen Investor das operative Geschäft der PV-Projektgesellschaft.

Die Kennlinienmessung dient dazu, wichtige Kennwerte eines PV-Moduls zu ermitteln und hilft so, bei bestehenden Photovoltaikanlagen Modulminderleistungen zu lokalisieren. Mit einem speziellen Kennlinienmessgerät wird die Kennlinie eines PV-Moduls aufgezeichnet. Die wichtigsten Kennwerte, wie zum Beispiel der Maximum-Power-Point, zeigen, ob ein Modul ordnungsgemäß arbeitet oder auf Grund von Degradation, Hot-Spots oder sonstiger Schäden nur einen mangelhaften Ertrag erzielt.

In der Energiebranche wird diese physikalische Einheit für die erzeugte elektrische Energie eines Kraftwerks (in diesem Fall einer Solaranlage) verwendet. Wird eine Leistung von 1000W während einer Stunde geliefert, wurde eine Kilowattstunde erzeugt. Weitere in der Energiewirtschaft gebräuchliche Energieeinheiten sind die Megawattstunde (MWh) sowie die Gigawattstunde (GWh).

In der Energiebranche wird die Leistung von Solarkraftwerken in Kilowattpeak oder Megawattpeak angegeben. Das angehängte „p“ kommt aus dem Englischen und bedeutet Peak (deutsch Spitze). Im Fall von Photovoltaikmodulen und -anlagen bezieht sich der Wert auf die Nennleistung, sprich eine unter standardisierten Testbedingungen (Einstrahlung von 1.000 W/m², 25° C Modultemperatur und AM 1,5 ) gemessene Leistung. Bei höherer Einstrahlung und niedrigeren Temperaturen kann die Leistung allerdings auch entsprechend höher sein.

Kristalline Solarzellen bestehen aus sehr reinem Silizium auf Kristallbasis. Man unterscheidet zwischen mono- und multi- (poly-) kristallinen Zellen. Bei dem Herstellungsprozess wird das Silizium in dünne Scheiben (Wafer) zersägt. Je nach der kristallinen Struktur handelt es sich entweder um mono- oder polykristalline Solarzellen. Im Vergleich zu Dünnschicht-Solarzellen sind kristalline Solarzellen teurer, erreichen aber auch einen deutlich höheren Wirkungsgrad.

Leistung beschreibt die pro Zeiteinheit umgesetzte elektrische Energie und wir in der Einheit Watt (W) angegeben. Allgemein berechnet wird die elektrische Leistung durch die Multiplikation von Spannung und Strom.

Der Maximum-Power-Point (MPP) gibt den Punkt an, an dem eine Solarzelle ihre maximale Leistung erbringt. Diese wird berechnet aus der anliegenden Spannung multipliziert mit dem Strom und verändert sich, wenn sich Umgebungsparameter wie z.B. die Einstrahlung ändern.

Die Anlagenüberwachung, das sogenannte „Monitoring“, und die nachfolgende Bearbeitung und Behebung von Störungen bei PV-Anlagen, ist einer der Grundsteine der technischen Betriebsführung. Es dient dazu, kurzfristige Ertragsausfälle zu erfassen und zu beheben und schleichenden Effekten, wie der Minderleistung einer Anlage etwa durch fortschreitende Verschmutzung oder Degradation, entgegenzuwirken. Hierdurch kann auf lange Sicht eine gute Performance der PV-Anlage gewährleistet werden.

Schmutz- und Emissionsablagerungen können die Leistung einer PV-Anlage deutlich verringern. Der Ertragsverlust wird durch einen ähnlichen Effekt wie bei der Verschattung hervorgerufen. Die Performance der PV-Module kann durch regelmäßige Reinigungen erhalten werden.

1.000 x Kilowattpeak (kWp)

1.000 x Kilowattstunde (kWh)

Der Winkel zwischen der horizontalen Ebene und den Solarmodulen wird als Neigungswinkel bezeichnet. Durch den Neigungswinkel wird versucht, möglichst viel Sonneneinstrahlung auf das PV-Modul zu erhalten um einen größtmöglichen Ertrag zu erzielen. Hierbei wird ein Winkel von 30° als optimal angesehen.

Im deutschen Stromnetz sind die Übertragungsnetzbetreiber (ÜNB) für den Transport des Stroms im Höchstspannungsnetz verantwortlich. In Deutschland gibt es vier Übertragungsnetzbetreiber: Amprion, EnBW, Tennet und 50Hertz, die jeweils für ein regionales Netz verantwortlich sind. Verteilnetzbetreiber (VNB) verantworten den operativen Betrieb der Netze zur Endkundenversorgung, überwiegend im Mittel- und Niederspannungsbereich. Solaranlagen speisen ihren erzeugten Strom meist auf Verteilnetzebene ein. Der Vergütungsanspruch für die Einspeisevergütung entsteht dann gegenüber dem Verteilnetzbetreiber.

Die Nennleistung beschreibt die maximal mögliche Leistungsabgabe von Solarmodulen oder PV-Anlagen unter Standardtestbedingungen (STC) und wird in Watt peak (Wp) angegeben.

Photovoltaikanlagen sind in Deutschland überwiegend an das öffentliche Netz angebunden und speisen den erzeugten Strom meist in das Verteilnetz ein. Der in den PV-Modulen erzeugte Gleichstrom, wird durch Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt, damit er in das Wechselstromnetz eingespeist werden kann.

Beschreibt die zeitweilige Reduzierung der Stromeinspeisung der Solaranlage. Der Vorgang wird u.a. notwendig, wenn eine Überlastung der Netzkapazität im jeweiligen regionalen Bereich droht. Größere PV-Anlagen ab 100 kWp nehmen seit dem 1.7.2012 am NSM teil und lassen sich – je nach Situation – auf 60 %, 30 % oder 0 % ihrer Nennleistung drosseln. Durch dieses NSM-Verfahren wird eine optimale Netznutzung gewährleistet und zudem Notabschaltungen verhindert. Die Steuerung der Anlagen wird meist vom Verteilnetzbetreiber über Fernwirkanlagen bzw. Rundsteuerempfänger durchgeführt.

Die Performance Ratio ist ein wichtiger Parameter für die Bewertung der tatsächlichen Leistungsfähigkeit einer Photovoltaikanlage und für den Vergleich verschiedener Photovoltaikanlagen. Die Performance Ratio gibt das Verhältnis aus tatsächlich eingespeister Energie und die durch die in der Anlage gemessene Einstrahlung theoretisch erzeugbare Energie. Für die Bestimmung der Performance Ratio sind lokale Einstrahlungswerte erforderlich, die z.B. über Einstrahlungssensoren, Pyranometer oder auch Satellitendaten erhoben werden können.

Ein Photovoltaikmodul besteht aus mehreren hintereinander verschalteter (Reihenschaltung) Solarzellen, die eingeschlossen von zwei Kunststoffscheiben oder Glasscheiben vor schädlichen Umwelteinflüssen geschützt sind. Sie bilden als Generator den Kern einer PV-Anlage, da in ihnen der Strom erzeugt wird. (siehe auch Photovoltaik)

Der Begriff Photovoltaik beschreibt die Umwandlung von Sonnenstrahlung in elektrische Energie. Alle Photovoltaikanlagen basieren auf dem Prinzip des Photoeffekts, bei dem durch Lichtzufuhr eine Gleichspannung erzeugt wird.
Die Leistung wird hierbei durch die Intensität der Sonnenstrahlung, die Ausrichtung der Module, den Bedarf sowie einer Reihe weiterer Faktoren bestimmt.

Der photovoltaische Effekt beschreibt den Vorgang, dass bei Lichteinfall auf einen Halbleiter eine Potenzialdifferenz zwischen den Elektroden erzeugt wird. Bei einer Solarzelle bestehen diese Elektroden aus mit Bor bzw. Phosphor versetztem Silizium. Durch die Photonen des Sonnenlichts lösen sich die Bindungen zwischen den Atomen, es entstehen freie Elektronen die sich Richtung Pluspol bewegen und somit eine elektrische Spannung erzeugen.

Pyranometer dienen der Messung der Global- und Diffusstrahlung. Eine geschwärzte Thermosäule, die aus hintereinander geschalteten Thermoelementen besteht, wird dabei als Messfühler verwendet. Die Messunsicherheit liegt bei Pyranometern bei weniger als 3%.

Die auch als High-Voltage-Stress (HVS) bezeichnete Art der Degradation kann erhebliche Ertragsminderungen verursachen. Hauptsächlichst kann sie an kristallinen Modulen auftreten, allerdings wurde sie auch bereits an Dünnschichtmodulen nachgewiesen. Sowohl durch Elektrolumineszenz- als auch Thermografieprüfungen kann PID nachgewiesen werden. PID entsteht durch die hohen Systemspannungen und sich hierdurch bildende Leckströme zwischen den Solarzellen, dem Einbettungsmaterial, dem Glas und dem geerdeten Aluminiumrahmen eines PV-Moduls. Die Ladungsträger sammeln sich auf der Antireflexionsschicht auf der Zelle an, die betroffenen Zellen werden elektrisch inaktiv und tragen somit nicht mehr zur Energieerzeugung bei. Grundsätzlich ist PID reversibel.

Die Funkrundsteuertechnik wird zur Fernsteuerung von Solaranlagen verwendet. Der Übertragungsweg wird hierbei jedoch nicht vom Energieversorgungsnetz gebildet, sondern es wird ein Langwellenfunkkanal verwendet. Insbesondere im Einspeisemanagement (bzw. NSM) kommt diese Technik zum Einsatz.

In PV-Freiflächenanlagen kann es insbesondere in den Wintermonaten zur Verschattung einer Modulreihe durch die davor installierte Modulreihe kommen. Dies kann sogar noch beim höchsten Stand der Sonne auftreten. Die dadurch eintretenden Mindererträge sind in der Planung berücksichtigt und werden durch den im Sommer entsprechend höheren Ertrag überkompensiert. Die Anlage ist sozusagen auf die wesentlich ertragsreicheren Sommermonate hin optimiert. Durch die in den Wintermonaten vorherrschende diffuse Strahlung ist der negative Effekt der Reihenverschattung fast vernachlässigbar.

Referenzzellen dienen hauptsächlich der Kalibrierung von Solarzellen und damit der Produktion von PV-Modulen. Sie bestehen in der Regel aus dem gleichen Material wie Solarzellen. Neben Pyranometern werden Referenzzellen in PV-Anlagen häufig zur Messung der Einstrahlung verwendet. Die Messunsicherheit ist höher als bei Pyranometern.

Snailtrails beschreibt die optische Veränderung von auf Solarmodulen aufgedruckten Leiterbahnen bei kristallinen Solarzellen. Es handelt sich hierbei um Korrosionserscheinungen an den Silberkontakten der Module, die auftreten, wenn an der Zelle ein Mikrohaarriss vorliegt. Snailtrails sehen wie Schneckenspuren aus, woher auch der Name kommt, und sind bei der Sichtprüfung der PV-Module gut erkennbar.

Das Solarkataster zeigt als Kartendarstellung das Solarenergiepotenzial der Dachflächen an. Als Bewertungsgrundlage dienen Ausrichtung, Neigung und Verschattung der Dachfläche.

Die elektrische Spannung gibt an, wie viel Energie benötigt wird, um eine elektrische Ladung innerhalb eines elektrischen Feldes zu bewegen. Spannung ist also das spezifische Arbeitsvermögen des Feldes an einer Ladung und wird in der Einheit Volt (V) angegeben.

Als Standard Test Conditions (STC) werden die Bedingungen bezeichnet, bei denen die elektrischen Merkmale eines PV-Moduls gemessen werden. Diese sind 1000 W/m² Einstrahlung, 25°C Zelltemperatur und ein Air Mass von 1,5.

Elektrischer Strom ist die gerichtete Bewegung freier Ladungsträger zwischen zwei unterschiedlichen elektrischen Potentialen und wird in der Einheit Ampere (A) angegeben.

Ein Transformator dient dazu, den von den Wechselrichtern in der Solaranlage produzierten Strom auf die Spannungsebene, die zur Einspeisung in das Stromnetz benötigt wird, anzupassen. Vereinfacht dargestellt besteht ein Transformator aus zwei Spulen aus Kupferdraht, die sich auf einem gemeinsamen Eisenkern befinden. Das Verhältnis der Eingangswechselspannung, welche an einer Spule anliegt, und der Ausgangswechselspannung, welche an der anderen Spule abgegriffen wird, wird durch das Verhältnis der Windungszahlen beider Spulen bestimmt.

Die technische Betriebsführung umfasst allgemein die Instandhaltung (siehe auch Wartung) und Instandsetzung aller technischen Komponenten eines Solarparks wie z.B. Solarmodule, Wechselrichter, Datenlogger usw. Weitere Leistungen der technischen Betriebsführung sind ggfs. die Anlagenüberwachung (Monitoring), Grünschnitt, Modulreinigung sowie das Erstellen von technischen Berichten.

Mit Hilfe von Wärmebildkameras können Solarmodule effizient und im laufenden Betrieb der Anlage einer Qualitätskontrolle unterzogen werden. So können Fehlerstellen, wie etwa Hotspots, mit geringen Zeitaufwand identifiziert werden – und das ohne Ertragsausfall.

In der Energiewirtschaft werden Solar- und Windkraft als volatile Energieträger bezeichnet, da sie Energie je nach Tageszeit und Wetter liefern und Erträge nicht einfach planbar sind, wie zum Beispiel bei fossilen Kraftwerken.

Verschattung kann den Ertrag von Photovoltaikanlagen erheblich reduzieren. Daher ist die Verschattung auch ein wichtiges Kriterium bei der Anlagenplanung. Hierbei wird eine Verschattungsanalyse durchgeführt und auf Themen wie Reihenverschattung geachtet.

Die regelmäßige Wartung einer PV-Anlage ist erforderlich um die Performance der Anlage konstant hoch zu halten. Unter anderem können im Rahmen einer Wartung die folgenden Prüfungen und Maßnahmen durchgeführt werden: Sichtprüfung der Module und Rahmen, Prüfung der Funktion der Wechselrichter und Austausch von Verschleißmaterialien (z.B. Filtermatten), Messung der Strom-/Spannungskennlinien mit professioneller Messtechnik, Prüfung der Steckverbinder, Klemmstellen, Schaltschränke. (siehe dazu technische Betriebsführung)

Der Wirkungsgrad stellt das Verhältnis zwischen der erzeugten elektrischen Leistung eines PV-Moduls und der auf dieses PV-Modul eintreffenden Leistung der Sonneneinstrahlung dar. Der Wirkungsgrad von PV-Modulen liegt je nach Technologie zwischen 10 und 25%. Ein verschlechterter Wirkungsgrad kann unterschiedliche Gründe haben (z.B. Verschmutzung, Modulschäden). Die Ursachen für einen verschlechterten Wirkungsgrad werden im Rahmen der technischen Betriebsführung näher untersucht.

Im Gegensatz zum Gleichstrom (DC) ändert Wechselstrom seine Richtung in regelmäßiger Wiederholung. Die öffentliche Stromversorgungsnetze sind Wechselstromnetze.

Der von den Solarzellen erzeugte Gleichstrom wird vom Wechselrichter in netzkonformen Wechselstrom umgewandelt. Damit ist er das Bindeglied zwischen den Solarmodulen und dem Stromnetz.