Der englische Fachbegriff „Performance Ratio“ kann im Bereich der photovoltaischen Systemtechnik mit dem deutschen Begriff „Nutzungsgrad“ beschrieben werden.
Dieser Nutzungsgrad dient der Ergänzung der Eigenschaft „Wirkungsgrad“ eines PV-Moduls zur Energieertragsberechnung.
Mit einem Beispiel lässt sich dieser Zusammenhang klarer darstellen.
Betrachten wir den Energieertrag einer 1-kW-Anlage in Ulm an der Donau.
Der Jahresmittelwert der täglichen Einstrahlung beträgt in Ulm rund 3 kWh/m².
Mit dieser 1-kW-Anlage könnte man 3kWh elektrischen Energieertrag pro Tag oder 1095 kWh pro Jahr erwarten.
Tatsächlich liefert dieser Generator aber nur 2,52 kWh pro Tag (das sind 84% von 3 kWh) oder 920 kWh pro Jahr.
Was ist die Ursache für diesen geringeren Ertrag als zunächst erwartet?
Die Antwort besteht darin, dass bei der ersten überschlägigen Berechnung angenommen wurde, dass der Wirkungsgrad des Solarmoduls konstant sei. Diese Annahme spiegelt aber nicht die physikalische Realität wider.
Tatsächlich ist es so, dass bei 500 W/m² Einstrahlung nicht die Hälfte der Leistung wie bei 1000 W/m² abgegeben wird sondern weniger als die Hälfte.
Dies hängt mit der spektralen Zusammensetzung des Lichtes zusammen. Bei niedrigen Einstrahlungen sinkt zusätzlich der Anteil der energiereicheren kurzwelligen Photonen, weshalb auch nur ein geringerer Anteil der Photonen zur Energiewandlung beitragen kann.
Messungen haben ergeben, dass bei niedrigen Einstrahlungen tatsächlich der Wirkungsgrad des Solarmoduls geringer ist als bei 1000 W/m² Einstrahlung.
Zusammenfassend kann gesagt werden:
Die Performance Ratio PR des Solargenerators folgt aus der Abhängigkeit des Modulwirkungsgrades von Bestrahlungsstärke und Temperatur.
Bei Anwendung der Häufigkeitsverteilung der Einstrahlungen, wie sie für den Euro-Wirkungsgrad von Wechselrichtern herangezogen wird, ergibt sich für Europa die Euro-Performance Ratio für kristalline Silizium-Zellen PR=84%.
Die Gesamt-Performance-Ratio liegt in der Praxis noch etwas geringer, da zusätzliche Anlagenverluste mit zu berücksichtigen sind.
Bei Netzeinspeise-Anlagen handelt es sich hier in erster Linie um die Verluste, die bei der Wandlung der Gleichstrom-Energie in die netzkonforme Wechselstrom-Energie auftreten.
Moderne Wechselrichter weisen üblicherweise einen Euro-Wirkungsgrad besser als 90% auf.
Wenn wir vorsichtig den Wert 90% annehmen, so können wir die Anlagen-Performance-Ratio aus dem Produkt der Generator-Performance-Ratio (84%) mit dem Wechselrichter-Wirkungsgrad(90%) ermitteln.
Die Performance-Ratio der fiktiven Ulmer PV-Anlage beträgt somit PR=84%*90% oder PR=76%.
Der tatsächlich Energieertrag am Ausgang des Wechselrichters beträgt somit 3 kWh*76% oder 2,28kWh pro Tag.
Das führt zu einem realistischen Jahresenergieertrag von 832 kWh.
