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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 7 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

Ein Modul hat eine Nennleistung von 400 Wp. Wie groß ist die Nennleistung von sechs gleichen Modulen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: 2400 Wp.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: P_gesamt = 6·400 Wp = 2400 Wp = 2,4 kWp.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 2400 Wp. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

P_gesamt = 6·400 Wp = 2400 Wp = 2,4 kWp.

2. FrageMultiple Choice

Eine 400-Wp-Anlage liefert an einem idealisierten Tag fünf Stunden lang ihre Nennleistung. Welche Energie entspricht das?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: B

Die richtige Antwort ist: 2 kWh.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: E = P·t = 0,4 kW·5 h = 2 kWh.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 2 kWh. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

E = P·t = 0,4 kW·5 h = 2 kWh.

3. FrageMultiple Choice

Eine Anlage mit 3 kWp erzeugt in einem Jahr 900 kWh. Wie groß ist der spezifische Ertrag?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: A

Die richtige Antwort ist: 300 kWh/kWp.

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Spezifischer Ertrag = Jahresenergie/Anlagenleistung = 900 kWh/3 kWp = 300 kWh/kWp.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet 300 kWh/kWp. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Spezifischer Ertrag = Jahresenergie/Anlagenleistung = 900 kWh/3 kWp = 300 kWh/kWp.

4. FrageMultiple Choice

Wie ändert sich der Photovoltaikstrom bei ungefähr halbierter Einstrahlung, wenn die Temperatur und der Arbeitspunkt ähnlich bleiben?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: D

Die richtige Antwort ist: Er nimmt näherungsweise ab..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Der erzeugte Photostrom hängt in einem weiten Bereich ungefähr proportional von der Einstrahlung ab.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Er nimmt näherungsweise ab.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Der erzeugte Photostrom hängt in einem weiten Bereich ungefähr proportional von der Einstrahlung ab.

5. FrageMultiple Choice

Warum erreicht die nutzbare Anlagenleistung nicht exakt die Summe aller Nennleistungen?

Bitte wähle zuerst eine Antwort aus.

Richtige Antwort: C

Die richtige Antwort ist: Es treten unter anderem Temperatur-, Kabel-, Wechselrichter-, Verschattungs- und Verschmutzungsverluste auf..

  1. Photovoltaikgrößen erkennen: Ordne Einstrahlung, Fläche, Spannung, Strom, Leistung, Wirkungsgrad, Zellverschaltung und Arbeitspunkt richtig zu.
  2. Passenden Zusammenhang anwenden: Die Nennleistung gilt unter definierten Testbedingungen; im Betrieb ändern sich Einstrahlung, Temperatur und Systemzustand.
  3. Ergebnis prüfen: Das Ergebnis lautet Es treten unter anderem Temperatur-, Kabel-, Wechselrichter-, Verschattungs- und Verschmutzungsverluste auf.. Prüfe Einheit, Größenordnung, Reihenschaltung, Parallelschaltung und Systemverluste.

Die Nennleistung gilt unter definierten Testbedingungen; im Betrieb ändern sich Einstrahlung, Temperatur und Systemzustand.

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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.