Das mit dem Wirkungsgradabfall von PV bei hohen Temperaturen genau zu erklären würde den Rahmen dieses Threads nun wirklich komplett sprengen.
Generell sinkt der Wirkungssgrad einer PV-Anlage je höher die Temperaturen sind, denn dann fällt die Leistung und die Spannung, der Strom steigt. Fällt die Temperatur, dann steigt der Wirkungsgard, denn dann steigt die Leistung und die Spannung, der Strom fällt. Das ist mal ganz vereinfacht gesagt und der Abfall des Wirkungsgrad bei PV ist abhängig vom Temperaturkoeffizienten.
Das ist ja der Grund warum PV-Anlagen bei uns im Winter einen besseren Wirkungssgrad haben als im Sommer, jedoch scheint im Sommer die Sonne wesentlich länger und öfters und deshalb ist die Energieausbeute bei PV-Anlagen bei uns in Deutschland im Sommer besser als im Winter trotz schlechteren Wirkungsgrad.
Der Leistungs-Temperaturkoeffizient bei normalen Silizummodulen liegt bei etwa -0,44%/K. Das heißt, dass der Wirkungsgrad eines Silizummoduls von 17% (für Silizium typisch), der Ertrag um 4.4% je 10 Grad Temperaturzunahme sinkt. Somit bewegen wir uns im Sommer bei Blythe (etwa 40 Grad) für ein Siliziummodul bei einem Wirkungsgrad bei um die 10,5%. Bei Dünnschicht sieht es besser aus, denn da liegt der Leistungs-Temperaturkoeffizient bei -0,23%/K. Somit würde der Wirkungsgrad je 10 Grad Temperaturzunahme um nur 2,3% sinken. Der Wirkungsgrad eines Dünnschichtmoduls bewegt sich aber derzeit bei nur 12% und hätte im Sommer in Blythe dann ein Wirkungsgrad von um die 9%. Das ist jetzt von mir aber sehr vereinfacht dargestellt. Dann kommt nich der Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt und den Wirkungsgrad von PV novh mal runter drückt.
Das Solarfeld bei einer CSP-Anlage hat einen Wirkungsgrad von 70% (mit dem neuen Helio Trough-Parabolspiegel von SM soll der Wirkungsgard auf 75% erhöht werden), da bei CSP nicht wie bei PV Sonnenlicht direkt in Strom umgewandelt wird, sondern das Sonnenlicht auf einen Wäremeüberträger gelenkt wird (Receiver), derzeit noch syntetisches Öl und es wird aktuell an flüssiges Salz als Wärmeüberträger gearbeitet um die Temperaturen von 440 Grad auf 600 Grad zu erhöhen, hat CSP bei hohen Temerpaturen keinen Leistungsabfall. Im Prinzip ist der Wirkungsgrad beim CSP-Solarfeld nur abhängig von der Temperaturdifferenz zwischen dem Absorber (der Receiver) und der Außenluft. Das ist aber gerade in der Wüste im Sommer so gut wie vernachlässigbar. Jedoch muss ja bei CSP durch einen Generator der Strom erzeugt werden und der drückt den Wirkungsgrad einer CSP-Anlage erheblich runter auf 26 bis 28%. Ein Parabolrinnenkraftwerk hat einen Gesamtwirkungsgrad von 26% und ein Turmrinnenkraftwerk, wie das Ivanpah-Kraftwerk, von 28%. Die Fresnel-Technologie kommt auf etwa 24%.
In der Wüste bei den sehr hohen Temperaturen kommt PV an CSP nicht ran, bei den Wirkungsgraden wie bei den Kosten. In Kalifornien liegen die Stromgestehungskosten für einen Solarpark ab 20 MW mit Dünnschichtmodulen von First Solar bei 0,224 $/kWh und bei CSP bei 0,19 $/kWh. Wind, Geothermie und Biomasse liegen übrigens bei 0,09 $/kWh. Jedoch sind diese angegebenen Stromgestehungskosten allesamt ohne die üppigen Subventionen. Das verwechselt unser MarcHe andauernd bzw. er ist nicht im Stande dazu zu differenzeiren, weil ihm ganz offenbar das Wissen dazu fehlt. Deshalb ja immer seine wirren Angaben bzw. Berechnungen, die er immer und immer wieder abändern muss.
Aufgrund der hohen Kosten von Siliziummodulen (Produktionskosten von Solarworld liegen bei ca. 1,50 $/W und bei Trina Solar bei 1,20 $/W) und dem starken Abfall des Wirkungsgrad bei höheren Temperaturen kommt auch keiner auf den Gedanken größere Solarparks in heißen Gegenden wie die Mojave-Wüste in Kalifornien, Arizona oder Nevada mit Silziummdoulen zu bestücken. Anders sieht es bei den Dünnschichtmodulen aus, denn da liegen die Produktionskosten bei rd. 0,80 $/W und der Wirkungsgradabfall ist bei sehr hohen Temerpaturen bei weitem nicht so krass wie bei den Silziummodulen.
So sieht es aktuell aus mafik zwischen PV und CSP. Wie das alles in 5 bis 10 Jahren aussehen wird kann heute wohl keiner voraussagen. Vor allem wie weit die Kosten weiter gesenkt werden und da gehe ich mal davon aus, dass PV die Kosten sicherlich schneller senken kann als CSP, aber rein aus pysikalischen Gründen kann am Wirkungsgradabfall bei höheren Temperaturen bei PV nichts verändert werden.
PV steht auch nicht in direkter Konkurenz zu CSP. Siliziummodule gehören aufs Hausdach, da man dort nicht über eine unbegrenzte Fläche verfügt und so die größte Energieausbeute hat. Dünnschichtmodule gehören auf Dächer mit Verschattungen bzw. einem hohen Anteil an Schwachlicht und in größeren Solarparks und CSP gehört in heißen Gegenden wie die Moajve-Wüste oder die Sahara.
Hier mal ein Link mit verschiedenen Kennlinien von PV-Modulen:
www.stefankrauter.com/info/BC_Krauter_Solartechnik_PV_02.pdf
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