Eine Kennlinie ist ein Diagramm, das zur Darstellung der Beziehung zwischen zwei Variablen in einem System verwendet wird. Sie wird häufig in Technik und Wissenschaft verwendet, um die Leistung eines Geräts oder Systems zu beschreiben, z. B. einer photovoltaischen Zelle (PV) oder eines Solarpanels.
Anhand einer Kennlinie kann gezeigt werden, wie sich eine bestimmte Variable, z. B. Strom oder Spannung, ändert, wenn eine andere Variable, z. B. die Temperatur oder die Intensität des Sonnenlichts, variiert wird. Anhand einer Kennlinie kann man sehen, wie das System auf verschiedene Eingaben und Bedingungen reagiert, und mögliche Probleme oder verbesserungswürdige Bereiche erkennen.
Kennlinien sind ein wichtiges Hilfsmittel, um das Verhalten eines Systems zu verstehen, und können zur Optimierung seiner Leistung und Effizienz verwendet werden.
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Was ist eine Kennlinie bei Solarmodulen?
Bei einer Kennlinie handelt es sich um eine Darstellung von immer zwei unterschiedlichen Größen. Die Besonderheit bei diesen Größen: Diese sind in allen Fällen voneinander abhängig. Die Kennlinie kommt unter anderem bei Solarmodulen zur Anwendung. Hier zeigt diese insbesondere das Verhältnis von Zellstrom zur Zellspannung oder auch das Verhalten einer Solarzelle bei gleichzeitiger Betrachtung der Abhängigkeit zur Temperatur oder zur Lichteinstrahlung.
In der Regel wird die Kennlinie einer sogenannten Halbleiterdiode in vier einzelnen Quadranten dargestellt. Im Übrigen bildet die Halbleiterdiode letzten Endes die Solarzelle ab. Bei der I-U-Kennlinie, wie das Verhältnis von Zellspannung zu Zellstrom auch genannt wird, erfolgt die Darstellung üblicherweise nur auf den Quadranten der Stromerzeugung, bei diesem handelt es sich um den vierten Quadranten.
Warum ist die Kennlinie von Bedeutung für Photovoltaikanlagen?
Wie bereits erwähnt, handelt es sich bei der Kennlinie einer Photovoltaikanlage um eine der Möglichkeiten, um Defekte oder Probleme mit der Technik zu erkennen. Von Bedeutung hierfür sind aber die richtigen Voraussetzungen, die erfüllt sein müssen. Achten Sie beispielsweise darauf, die Kennlinie nach Möglichkeit am Morgen aufzuzeichnen.
Zudem sollten Sie die Temperatur möglichst konstant halten, dementsprechend wichtig sind gleichbleibende Wetterbedingungen. Hierzu passt auch die Anforderung einer konstanten Einstrahlung. Beachten Sie abschließend auch, dass Wolken das Ergebnis der Kennlinie deutlich verfälschen können. Ein möglichst klarer Himmel ist in einem solchen Fall optimal geeignet, wenn Sie die Kennlinie aufzeichnen und ermitteln möchten.
Wie hoch fällt die Aussagekraft der Kennlinie aus?
Viele Betreiber einer Photovoltaikanlage fragen sich berechtigterweise, wie hoch die Aussagekraft der Kennlinie ausfällt. Unter Berücksichtigung der genannten Bedingungen und Vorschriften eignet sich diese tatsächlich für eine erste und gründliche Einschätzung der Funktionalität Ihrer Anlage.
Nutzen Sie die Kennlinie, um auf einen Blick eventuelle Störungen oder Verschattungen zu erkennen. Hierbei gilt: Je rechteckiger der Verlauf der Linie ausfällt, desto besser fallen die Ergebnisse letzten Endes aus.
Welche wichtigen Zahlen gibt es rund um die Kennlinie?
Für die Kennlinie spielen unterschiedliche Kennzahlen eine zentrale Rolle. So lässt sich beispielsweise der Kurzschlussstrom messen. Hierfür schließen Sie den Vorder- und den Rückkontakt ohne Verbraucher oder Widerstand zusammen. Auch die Leerlaufspannung kann ermittelt werden. Messen Sie diese ganz einfach, wenn der Vorder- und der Rückkontakt nicht kontaktiert sind. Diese Spannung ist im Übrigen nicht linear zur Bestrahlungsintensität. Bei einer geringen Bestrahlung steigt diese schon deutlich an und wächst dann bis zu einem Maximalwert langsam.
Der Maximum Power Point gilt als weitere wichtige Kennzahl. Hierbei handelt es sich um den Punkt, an dem die Solarzelle die höchste Leistung abgibt. Dieser ändert sich ständig, unter anderem durch die Temperatur oder die Bestrahlungsintensität. Abschließend steht der Füllfaktor als Kennzahl bereit. Diese lässt sich aus der Kennlinie ableiten. Hierbei handelt es sich um den Quotienten aus maximaler Leistung und Kurzschlussstrom, multipliziert mit der Leerlaufspannung.