Der Sommer bringt in Österreich nicht nur viele Sonnenstunden, sondern in den letzten Jahren auch vermehrt Hitzewellen. Viele Betreiber von Photovoltaikanlagen erwarten dann einen besonders hohen Stromertrag – schließlich scheint die Sonne intensiver und länger. Doch ein verbreitetes Missverständnis ist: Je heißer es ist, desto mehr Strom produziert eine Photovoltaikanlage. Tatsächlich können sehr hohe Temperaturen den Ertrag von Photovoltaikmodulen deutlich mindern. Dieser Artikel erklärt die physikalischen Hintergründe, zeigt, worauf bei Planung und Betrieb in Österreich zu achten ist, und gibt praktische Hinweise für verschiedene Gebäudetypen.
Grundlagen: Wie funktioniert eine Photovoltaikanlage?
Photovoltaikanlagen wandeln Sonnenlicht direkt in elektrische Energie um. Herzstück jeder Anlage sind die Solarmodule, die aus vielen miteinander verschalteten Solarzellen bestehen. Diese bestehen meist aus Silizium. Trifft Sonnenlicht auf die Zellen, werden Elektronen angeregt und es entsteht Gleichstrom, der über einen Wechselrichter ins Stromnetz oder ins Hausnetz eingespeist wird.
Entscheidend für die Menge des erzeugten Stroms ist die Globalstrahlung – also wie viel Sonnenlicht auf die Moduloberfläche trifft –, aber auch die Temperatur der Module selbst. Während die Sonneneinstrahlung positiv auf den Ertrag wirkt, ist es bei der Temperatur umgekehrt.
Wirkung hoher Temperaturen auf den PV-Ertrag
Photovoltaikmodule sind für den optimalen Betrieb auf eine bestimmte Temperatur ausgelegt, die sogenannte Standard-Test-Bedingung (STC) liegt bei 25 °C Modultemperatur. Steigt die Temperatur darüber, sinkt der elektrische Wirkungsgrad der Module. Das bedeutet: Trotz starker Sonne können die Module weniger Strom erzeugen als an kühleren Tagen mit gleicher Strahlungsintensität.
Physikalischer Hintergrund
Der Effekt beruht auf den Eigenschaften von Halbleitern: Mit steigender Temperatur erhöht sich der elektrische Widerstand im Material, wodurch die Spannung (Volt) abnimmt, während der Strom (Ampere) nur leicht zunimmt. Das Produkt aus Spannung und Strom ergibt die Leistung – und diese fällt bei höheren Temperaturen ab.
Der sogenannte Temperaturkoeffizient gibt an, um wie viel Prozent die Leistung eines Moduls pro Grad Celsius über 25 °C sinkt. Bei kristallinen Siliziummodulen liegt dieser Wert typischerweise zwischen –0,35 % und –0,45 % pro Grad Celsius. Das bedeutet: An einem Tag, an dem die Modultemperatur 45 °C beträgt, kann der Ertrag im Vergleich zum Idealwert um etwa 7–9 % niedriger ausfallen.
Praxisbeispiel Österreich: Hitzewellen und Modultemperaturen
In Österreich erreichen die Lufttemperaturen an heißen Tagen mitunter 35 °C oder mehr. Die Modultemperatur liegt jedoch meist deutlich über der Umgebungstemperatur, da sich die dunkle Oberfläche der Module durch Sonneneinstrahlung stark aufheizt. Modultemperaturen von 50–70 °C sind an Hitzetagen keine Seltenheit. Das bedeutet, dass auch bei wolkenlosem Himmel und hoher Einstrahlung die Stromausbeute pro installiertem Kilowattpeak (kWp) geringer ist als bei kühlerem Wetter.
Faktoren, die den Temperatureffekt beeinflussen
- Montageart: Aufdach-Module haben meist eine bessere Hinterlüftung als Indach- oder Fassadenanlagen, was die Kühlung verbessert. Flachdach-Anlagen können sich stärker aufheizen, wenn die Luftzirkulation eingeschränkt ist.
- Modultechnologie: Dünnschichtmodule haben oft einen geringeren negativen Temperaturkoeffizienten als kristalline Module, sind aber in Österreich weniger verbreitet. Neuere Modulgenerationen können hinsichtlich Temperaturverhalten optimiert sein.
- Farbe und Material der Dachfläche: Dunkle Dächer speichern mehr Wärme, was zu höheren Modultemperaturen führen kann. Helle, reflektierende Untergründe begünstigen eine geringere Erwärmung.
- Standort und Ausrichtung: In Tallagen mit wenig Wind oder auf windgeschützten Flachdächern ist die Kühlung oft schlechter als auf freistehenden Anlagen in exponierter Lage.
Praktische Hinweise für Planung und Betrieb in Österreich
Planungsphase: Temperaturkoeffizient berücksichtigen
Bei der Auswahl der Module sollte der Temperaturkoeffizient beachtet werden. Herstellerangaben finden sich in den technischen Datenblättern. Wer in besonders heißen Regionen Österreichs (z. B. im Osten oder im Wiener Becken) plant oder eine Anlage auf einem schlecht belüfteten Dach installieren möchte, sollte Module mit möglichst geringem negativen Temperaturkoeffizienten bevorzugen.
Montage und Hinterlüftung
Eine gute Hinterlüftung der Module ist entscheidend. Aufdachmontagen mit Abstand zur Dachfläche ermöglichen den Luftaustausch und reduzieren die Modultemperatur. Bei Flachdachanlagen empfiehlt sich eine Aufständerung, die mindestens 10 cm Abstand zur Dachhaut lässt. Für Indachanlagen oder Fassaden sollte besonders auf eine ausreichende Hinterlüftung geachtet werden, da diese Bauweisen prinzipiell wärmer werden können.
Wartung und Betrieb
Im laufenden Betrieb sollten Betreiber die Ertragsdaten regelmäßig prüfen. Bei auffällig niedrigen Erträgen an heißen, sonnigen Tagen kann neben der Temperatur auch Verschmutzung oder ein technisches Problem vorliegen. Eine regelmäßige Sichtkontrolle und gegebenenfalls Reinigung der Module sind sinnvoll. In Österreich gibt es spezialisierte Fachbetriebe für Wartung und Inspektion von PV-Anlagen.
Grenzen der Optimierung: Was lässt sich nicht beeinflussen?
Der Temperatureffekt auf den Wirkungsgrad ist eine physikalische Eigenschaft der verwendeten Halbleitermaterialien und kann nicht vollständig vermieden werden. Selbst mit optimaler Planung und Montage wird es an sehr heißen Tagen zu Ertragseinbußen kommen. Auch technische Hilfsmittel wie spezielle Modulbeschichtungen oder aktive Kühlung (z. B. durch Wasser) sind im privaten und gewerblichen Bereich in Österreich bislang kaum wirtschaftlich und werden meist nicht eingesetzt.
Wichtig ist: Der Temperaturverlust ist einkalkuliert und wird bei der Ertragsprognose seriöser Anbieter in Österreich berücksichtigt. Für die meisten Betreiber überwiegen die Vorteile einer PV-Anlage, auch wenn an Hitzetagen kurzfristig weniger Strom produziert wird.
Künftige Entwicklungen
Mit dem Klimawandel ist davon auszugehen, dass Hitzewellen in Österreich häufiger und intensiver werden. Die Photovoltaikbranche arbeitet daher an neuen Materialien und Moduldesigns, die weniger empfindlich auf hohe Temperaturen reagieren. Für bestehende Anlagen ist eine nachträgliche Verbesserung des Temperaturverhaltens meist nicht möglich. Bei Neuinstallationen lohnt sich jedoch ein kritischer Blick auf die technischen Datenblätter und eine professionelle Planung.
FAQ: Photovoltaik und Hitze
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Wie stark sinkt der Ertrag meiner PV-Anlage bei Hitze?
Pro Grad Celsius über 25 °C Modultemperatur sinkt die Leistung um etwa 0,4 %. An sehr heißen Tagen mit Modultemperaturen von 60 °C kann der Ertrag um 10–15 % niedriger sein als bei optimaler Temperatur. -
Können hohe Temperaturen meine PV-Anlage beschädigen?
Normale Hitzewellen verursachen keine direkten Schäden an Qualitätsmodulen. Die Anlagen sind für höhere Temperaturen ausgelegt. Extreme Hitze über viele Jahre kann jedoch die Alterung beschleunigen. -
Was kann ich als Betreiber gegen hohe Modultemperaturen tun?
Die wichtigsten Maßnahmen sind eine gute Hinterlüftung der Module bei der Montage und die Wahl von Modulen mit günstigem Temperaturkoeffizienten. Nachträgliche Verbesserungen sind oft schwierig.
Fazit
Hohe Temperaturen während Hitzewellen können den Stromertrag von Photovoltaikanlagen in Österreich spürbar senken. Verantwortlich dafür ist ein physikalisch bedingter Wirkungsgradverlust der Solarzellen bei Erwärmung. Durch sorgfältige Planung, Auswahl geeigneter Module und eine gute Hinterlüftung lässt sich der Temperatureffekt mindern, aber nicht völlig vermeiden. Für Betreiber bleibt es wichtig, realistische Erwartungen an den Sommerertrag zu haben und die Anlage regelmäßig zu kontrollieren. Trotz Hitzewellen bleibt die Photovoltaik eine zentrale Säule der nachhaltigen Energieversorgung in Österreich.