Temperatur und Ein-Dioden-Modell
Zelltemperatur: Faiman-Modell
Die Zelltemperatur bestimmt, wie stark die Leistung in heißen Stunden sinkt:
T_Zelle = T_Umgebung + G / ( u_c + u_v · v_Wind )
mit G = effektive Einstrahlung in der Ebene (W/m²), v = Windgeschwindigkeit (m/s) und:
| Koeffizient | Standardwert | Bedeutung |
|---|---|---|
| u_c | 25,0 W/(m²·K) | Verluste durch Strahlung und natürliche Konvektion |
| u_v | 6,84 W·s/(m³·K) | Erzwungene Konvektion durch Wind |
Das sind die Werte von Faiman (2008) / IEC 61853 für Module auf hinterlüftetem Dach. Die Absorption des Moduls ist implizit enthalten: Sie wird nicht nochmals multipliziert. Beide lassen sich in den Erweiterten Einstellungen ändern: kleinere Werte von u_c und u_v (schlecht hinterlüftete, dachintegrierte Module) ergeben höhere Temperatur und mehr Verlust.
Modulleistung: Ein-Dioden-Modell
Das Modul wird durch das Ersatzschaltbild mit einer Diode und PVsyst-Parametrierung dargestellt (implementiert mit pvlib): eine Stromquelle (Photostrom), eine Diode, ein Serienwiderstand R_s und ein von der Einstrahlung abhängiger Parallelwiderstand R_sh. Für jede Stunde wird der Punkt maximaler Leistung (MPP) mit effektiver Einstrahlung und Zelltemperatur berechnet.
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| Anzahl der Zellen in Reihe | – |
| R_s | Serienwiderstand |
| R_sh,ref und R_sh,0 | Parallelwiderstand bei 1.000 W/m² und bei null Einstrahlung |
| γ | Idealitätsfaktor der Diode |
| α_sc | Temperaturkoeffizient von Isc (A/°C) |
| μ_γ | Änderung des Idealitätsfaktors mit der Temperatur |
| Exponent von R_sh | Standardmäßig 5,5 |
Die Parameter stammen aus der .PAN-Datei des Herstellers oder werden aus dem Datenblatt geschätzt: Der Sättigungsstrom wird so angepasst, dass Voc(STC) dem Datenblatt entspricht, und μ_γ so, dass das Modell den angegebenen Temperaturkoeffizienten von Pmax wiedergibt.
Was man damit gewinnt
Gegenüber dem klassischen empirischen Modell (linearer Temperaturverlust + Huld-Korrektur) leistet das Ein-Dioden-Modell Folgendes:
- Es bildet zugleich den Einfluss der Einstrahlung und den der Temperatur ab,
- liefert zusätzlich die MPP-Spannung jeder Stunde, die im Wechselrichter und für die Kabelverluste verwendet wird,
- und erlaubt, die I-U- und P-U-Kennlinien des Moduls zu zeichnen.
Aufteilung in der Kaskade
Die Leistung wird für die Verlustkaskade in drei Faktoren aufgeteilt:
P = P_STC(G) · Schwachlichtfaktor(G, 25 °C) · Temperaturverhältnis(G, T_Zelle)
Validierung
Mit einem 445-W-Modul (Jinko JKM445N, PVsyst-Parameter) und drei Fällen in Cordovilla (Navarra) weicht die jährliche DC-Energie um +0,10 %, +0,16 % und +0,26 % von PVsyst ab. Siehe Validierung und Grenzen.
Alternativer Modus
In den Erweiterten Einstellungen können Sie statt des Ein-Dioden-Modells das empirische Modell Huld + Temperaturkoeffizient wählen. Es ist weniger genau, braucht aber keine Schaltungsparameter.