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Solarzellen, Photovoltaik und Wirkungsgrad sicher verstehen

Solarzellen wandeln Strahlungsenergie mithilfe des photovoltaischen Effekts in elektrische Energie um. Leistung, Wirkungsgrad, Kennlinie und Maximum Power Point helfen dabei, eine Anlage zu beurteilen.

Auf dieser Seite übst du außerdem Modulverschaltung, Verschattung, Temperatur, Wechselrichter, Batteriespeicher, Eigenverbrauch und die Leistungsberechnung von Photovoltaikanlagen.

So gehst du bei einer Photovoltaikaufgabe vor

  1. Notiere Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom und Wirkungsgrad.
  2. Nutze P = U·I und η = P_nutz/P_zu.
  3. Prüfe bei Modulen die Regeln für Reihen- und Parallelschaltung.
  4. Berücksichtige MPP, Temperatur, Verschattung und Systemverluste.
  5. Kontrolliere Einheit, Größenordnung und elektrische Sicherheit.

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Solarzellen und Photovoltaik online üben

Test 6 zu Solarzellen und Photovoltaik mit 5 Aufgaben und verständlichen Lösungen.

Nutze P = U·I, η = P_nutz/P_zu, Regeln für Reihen- und Parallelschaltung sowie das Prinzip des Maximum Power Point.

5 Fragen
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Offen 5
1. FrageMultiple Choice

Wozu dient ein Batteriespeicher in einer Photovoltaikanlage?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Er speichert überschüssige elektrische Energie für eine spätere Nutzung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Ein Speicher kann Solarstrom vom Erzeugungszeitpunkt in Zeiten mit höherem Verbrauch verschieben.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er speichert überschüssige elektrische Energie für eine spätere Nutzung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Ein Speicher kann Solarstrom vom Erzeugungszeitpunkt in Zeiten mit höherem Verbrauch verschieben.

2. FrageMultiple Choice

Was bedeutet Eigenverbrauch bei einer Photovoltaikanlage?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Der erzeugte Solarstrom wird direkt am Erzeugungsort genutzt..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Je höher der Eigenverbrauch, desto weniger erzeugte Energie muss ins Netz eingespeist oder gespeichert werden.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Der erzeugte Solarstrom wird direkt am Erzeugungsort genutzt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Je höher der Eigenverbrauch, desto weniger erzeugte Energie muss ins Netz eingespeist oder gespeichert werden.

3. FrageMultiple Choice

Welche Aufgabe hat ein MPPT-Regler?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: Er sucht den Arbeitspunkt mit möglichst hoher Leistung..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: MPPT steht für Maximum Power Point Tracking und passt den elektrischen Arbeitspunkt an wechselnde Einstrahlung und Temperatur an.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er sucht den Arbeitspunkt mit möglichst hoher Leistung.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

MPPT steht für Maximum Power Point Tracking und passt den elektrischen Arbeitspunkt an wechselnde Einstrahlung und Temperatur an.

4. FrageMultiple Choice

Warum kann ein Wechselrichter bei Netzausfall automatisch abschalten?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: Damit keine gefährliche Einspeisung in ein abgeschaltetes Netz erfolgt..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Netzüberwachung und Abschaltung schützen Wartungspersonal und verhindern einen unkontrollierten Inselbetrieb.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Damit keine gefährliche Einspeisung in ein abgeschaltetes Netz erfolgt.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Die Netzüberwachung und Abschaltung schützen Wartungspersonal und verhindern einen unkontrollierten Inselbetrieb.

5. FrageMultiple Choice

Was ist der Unterschied zwischen netzgekoppelter Anlage und Inselanlage?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Eine netzgekoppelte Anlage arbeitet mit dem öffentlichen Netz, eine Inselanlage unabhängig davon..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Inselanlagen benötigen meist Speicher und eine eigene Regelung; netzgekoppelte Systeme speisen oder beziehen Energie über das Netz.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Eine netzgekoppelte Anlage arbeitet mit dem öffentlichen Netz, eine Inselanlage unabhängig davon.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Inselanlagen benötigen meist Speicher und eine eigene Regelung; netzgekoppelte Systeme speisen oder beziehen Energie über das Netz.

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Solarzellen und Photovoltaik FAQ

Wie berechnet man die Leistung eines Solarmoduls?

Mit P = U·I. Für die eingestrahlte Leistung gilt außerdem P_zu = Einstrahlung·Fläche; der Wirkungsgrad verbindet zugeführte und elektrische Leistung.

Was ist der Maximum Power Point?

Der MPP ist der Arbeitspunkt der Kennlinie, an dem das Produkt aus Spannung und Strom maximal ist.

Für welche Klassen eignen sich die Übungen?

Die Seite richtet sich vor allem an Schülerinnen und Schüler der Klassen 9–12 und eignet sich zur Prüfungsvorbereitung und Vertiefung der Energie- und Halbleiterphysik.