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Photovoltaik und stationäre Batteriespeicher – Modulkennlinien fachlich lesen

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Einleitung

Photovoltaik und stationäre Batteriespeicher – Modulkennlinien fachlich lesen

Zielgruppe: Ausbildung in Elektrotechnik, Energie- und Gebäudetechnik sowie verwandten technischen Berufen.

Dauer: ca. 60–90 Minuten.

Kurzbeschreibung: Du lernst, Strom, Spannung und Leistung aus PV-Modulkennlinien fachlich zu lesen. Mit Gebäudemodellen, Anlagenschemata und einem simulierten Ausbildungsfall untersuchst Du den Einfluss von Einstrahlung, Temperatur und Batteriespeicherung.

Dein Lernziel: Du kannst Kennlinien auswerten, Energieflüsse erklären, plausible Ursachen für Leistungsabweichungen beurteilen und sicherheitsrelevante Grenzen erkennen.

Praxisbezug: Eine PV-Anlage auf einem Wohngebäude.

Sicherheitsregel: Alle Aufgaben zu PV-Stringspannungen, Hochvoltsystemen, stationären Batteriespeichern und Traktionsbatterien erfolgen ausschließlich theoretisch oder mit einem geeigneten sicheren Simulator. Keine Messungen, Schalthandlungen, Steckvorgänge oder Fehlersuche an realen spannungsführenden Systemen. Auch PV-Anlagen können bei Lichteinfall gefährliche Gleichspannungen erzeugen.

Wichtig: Dieser Kurs ist kein Qualifizierungsnachweis, keine Arbeitsfreigabe und keine Befähigungsbescheinigung. Vor praktischen Tätigkeiten müssen die aktuell geltenden Vorschriften, Qualifikationen, Gefährdungsbeurteilungen, Herstellervorgaben und Fachfreigaben geprüft werden.

Lernweg

Lerneinheit	Schwerpunkt	Richtzeit
1	Strom, Spannung, Leistung	5 Minuten
2	I-U-Kennlinie und MPP	7 Minuten
3	Einstrahlung und Temperatur	7 Minuten
4	Anlagenschema und Gebäudemodell	7 Minuten
5	Stationärer Batteriespeicher	7 Minuten
6	Diagnose und Sicherheit	7 Minuten
Ausbildungsfall	Daten lesen, entscheiden, begründen	15 Minuten
Lernkontrolle	Anwenden und übertragen	15 Minuten

Lerneinheit 1: Strom, Spannung und Leistung

Merke Dir drei Größen:

Größe	Zeichen	Einheit	Bedeutung
Spannung	U	Volt	Elektrische Potenzialdifferenz
Stromstärke	I	Ampere	Elektrischer Ladungsfluss pro Zeit
Leistung	P	Watt	Umgesetzte Energie pro Zeit

Leistungsformel:

P = U · I

Beispiel: 32 V · 12,5 A = 400 W.

Energie: Bei konstanter Leistung gilt E = P · t. Eine Leistung von 1 kW über 2 Stunden entspricht 2 kWh.

Video: Strom, Spannung und Leistung im Zusammenhang mit PV-Datenblättern.

Mini-Aufgabe: Berechne die Leistung bei U = 30 V und I = 10 A.

Feedback anzeigen

300 W. Die Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom. 30 · 10 = 300.

Lerneinheit 2: Die Modulkennlinie fachlich lesen

Schematische I-U-Kennlinie. Die Darstellung nutzt keine realen Messwerte.

Eine Strom-Spannungs-Kennlinie zeigt, wie Strom und Spannung eines PV-Moduls bei bestimmten Betriebsbedingungen zusammenhängen.

So liest Du das Diagramm:

Leerlaufspannung U_OC: Der Strom ist null.
Kurzschlussstrom I_SC: Die Spannung ist null.
MPP: Das Produkt aus Spannung und Strom erreicht sein Maximum.
Arbeitspunkt: Der aktuell betrachtete Punkt auf der Kennlinie.

Merksatz: Weder am Leerlauf noch am Kurzschlusspunkt liefert das Modul elektrische Ausgangsleistung. An beiden Punkten ist P = U · I = 0.

I-U- und P-U-Kennlinie: Der MPP liegt am Leistungsmaximum.

Beispiel: U_MPP = 32 V und I_MPP = 12,5 A ergeben P_MPP = 400 W.

Ein MPP-Tracker passt den elektrischen Arbeitspunkt an die jeweiligen Bedingungen an.

Video: Maximum Power Point in der Photovoltaik.

Mini-Aufgabe: Vergleiche zwei simulierte Punkte: A mit 30 V und 12 A sowie B mit 32 V und 12,5 A. Welcher Punkt liefert mehr Leistung?

Feedback anzeigen

A liefert 360 W, B liefert 400 W. B ist leistungsstärker, weil sein Produkt aus Spannung und Strom größer ist. Ob B tatsächlich der MPP ist, muss anhand der gesamten Kennlinie geprüft werden.

Lerneinheit 3: Betriebsbedingungen verstehen

Die Modulkennlinie verändert sich mit Einstrahlung und Zelltemperatur.

Einstrahlung

Modellhafte Kennlinien bei unterschiedlicher Einstrahlung.

Bei höherer Bestrahlungsstärke steigt der mögliche Modulstrom ungefähr proportional. Die Spannung verändert sich ebenfalls, aber deutlich weniger stark.

Merksatz: Weniger Licht bedeutet meist weniger Strom und weniger verfügbare Leistung.

Temperatur

Temperatureinfluss auf die I-U-Kennlinie.

Steigt die Zelltemperatur, sinken bei üblichen kristallinen Siliziummodulen insbesondere die Leerlaufspannung und die MPP-Spannung. Der Strom steigt meist nur geringfügig; die maximale Leistung nimmt typischerweise ab.

Merksatz: Eine hohe Zelltemperatur kann die elektrische Leistung verringern, obwohl die Sonne stark scheint.

Vergleiche: oben Temperatureinfluss, unten Einstrahlungseinfluss.

STC und reale Betriebsbedingungen

Standard-Testbedingungen (STC) dienen dazu, Module vergleichbar zu machen.

Kenngröße	STC-Wert
Bestrahlungsstärke	1000 W/m²
Zelltemperatur	25 °C
Sonnenspektrum	AM 1,5

Die Nennleistung in Wp gilt für diese Referenzbedingungen und ist keine jederzeit garantierte Betriebsleistung.

Diagnosefrage: Eine Anlage erreicht bei heißen Modulen und wechselnder Bewölkung ihre STC-Nennleistung nicht. Ist sie deshalb defekt?

Feedback anzeigen

Nein, nicht zwangsläufig. Einstrahlung und Zelltemperatur unterscheiden sich von STC. Erst ein fachgerechter Vergleich der Betriebsdaten mit passenden Referenzwerten erlaubt eine belastbare Beurteilung.

Lerneinheit 4: Anlagenschema und Gebäudemodell

Vereinfachtes Gebäudemodell einer PV-Anlage.

Verfolge den Energiefluss: Sonnenlicht wird im PV-Modul in elektrische Gleichstromleistung umgesetzt. Ein Wechselrichter wandelt sie für das Wechselstromnetz des Gebäudes um.

PV-Anlage mit Eigenverbrauch ohne Batteriespeicher.

Vergleichsfall: Die PV-Erzeugung reicht nicht aus, um den gesamten Hausverbrauch zu decken.

Ein vereinfachtes Gebäudemodell mit AC-gekoppeltem Speicher:

Systemteil	Funktion
PV-Module	Erzeugen elektrische Gleichstromleistung
PV-Wechselrichter	Wandelt PV-Gleichstrom in Wechselstrom um
Hausnetz	Versorgt elektrische Verbraucher
Batteriewechselrichter	Steuert den elektrischen Energieaustausch mit dem Speicher
Stationäre Batterie	Speichert elektrische Energie chemisch
Öffentliches Netz	Ermöglicht Bezug und Einspeisung

Modellzusammenhang:

PV-Module → PV-Wechselrichter → Hausnetz ↔ Stromnetz

Hausnetz ↔ Batteriewechselrichter ↔ stationärer Batteriespeicher

Die Pfeile beschreiben nur Funktionszusammenhänge, keine technische Verdrahtung. Die dargestellten Commons-Schemata ohne Speicher sind von diesem erweiterten Gebäudemodell zu unterscheiden.

Mini-Aufgabe: Wohin fließt ein Überschuss, wenn weder Speicherladung noch weitere Verbraucher ihn aufnehmen und die Netzeinspeisung zulässig ist?

Feedback anzeigen

Er kann ins öffentliche Netz eingespeist werden. Wie viel tatsächlich eingespeist wird, hängt unter anderem von Regelung, Umwandlungsverlusten und gegebenenfalls geltenden Einspeisebegrenzungen ab.

Lerneinheit 5: Stationäre Batteriespeicher

BESS-Schema: Energiequelle, Energiespeicher und Verbraucher.

Ein Batterie-Energiespeichersystem kann Energie zeitlich verschieben. Im Wohngebäude wird ein Speicher beispielsweise tagsüber geladen und bei geringer PV-Erzeugung entladen.

Vier zentrale Begriffe:

Begriff	Bedeutung
SOC	State of Charge: Ladezustand
SOH	State of Health: Gesundheitszustand beziehungsweise Alterungszustand
BMS	Battery Management System: Überwachung und Schutzfunktionen
Kapazität	Verfügbare speicherbare Energiemenge, beispielsweise in kWh

Beachte: Die verfügbare Energie hängt von Kapazitätsdefinition, Ladezustand, Betriebsgrenzen und Wirkungsgraden ab. SOC und SOH sind unterschiedliche Kenngrößen.

Video: Batterien in PV-Anlagen, Kurs Photovoltaik #25, aus einem Hochschul-Lehrkurs.

Mini-Aufgabe: Ein vereinfachtes Speichermodell hat 5 kWh nutzbare Kapazität und einen darauf bezogenen SOC von 40 %. Wie viel Energie entspricht diesem Ladezustand rechnerisch?

Feedback anzeigen

2 kWh. 5 kWh · 0,40 = 2 kWh. Dies ist eine Modellrechnung. Reale Speicher können andere SOC-Bezugsgrößen, Schutzreserven und Umwandlungsverluste haben.

Lerneinheit 6: Sichere Diagnose

Eine auffällige Leistung ist noch keine gesicherte Fehlerursache.

Ein systematischer Vergleich beginnt mit vorhandenen Dokumenten und freigegebenen Daten, nicht mit einer eigenmächtigen Messung an elektrischen Betriebsmitteln.

Beobachtung	Mögliche Erklärung	Sichere Lernreaktion
PV-Strom sinkt	Geringere Einstrahlung	Einstrahlungsdaten und Kennlinie im Simulator vergleichen
PV-Spannung sinkt	Höhere Zelltemperatur	Temperaturverlauf mit Kennlinie vergleichen
Leistung schwankt	Wolken oder Verschattung	Zeitverläufe und Umgebungsdaten analysieren
Batterie lädt nicht	SOC-Grenze, Betriebsstrategie oder Schutzmeldung	Freigegebene Statusdaten prüfen
BMS meldet Temperaturwarnung	Schutzrelevante Betriebsbedingung	Keine Überbrückung, zuständige Fachkraft informieren

Sicherheitsentscheidung: Fachliche Interpretation von Daten ist nicht gleichbedeutend mit der Freigabe für elektrische Arbeiten.

Für stationäre Systeme sind insbesondere die geltenden elektrotechnischen Regeln, die passende Gefährdungsbeurteilung sowie die Anforderungen aus DGUV Vorschrift 3 und den einschlägigen VDE-Regelwerken zu berücksichtigen. Die DGUV Information 209-093 betrifft dagegen die Qualifizierung für Arbeiten an Fahrzeugen mit Hochvoltsystemen und ist nicht pauschal als Qualifikation für stationäre Speicher übertragbar.

Ausbildungsfall: Das energieoptimierte Wohngebäude

Ausgangslage: Du unterstützt eine Elektrofachkraft bei der theoretischen Auswertung eines simulierten Wohngebäudes mit PV-Anlage und AC-gekoppeltem Batteriespeicher.

Alle folgenden technischen Werte sind fiktive Ausbildungsdaten. Sie sind keine reale Messfreigabe und keine Grundlage zur Auslegung oder Inbetriebnahme.

Das simulierte Moduldatenblatt

Kenngröße	Wert
Nennleistung P_MPP bei STC	400 Wp
MPP-Spannung U_MPP	32 V
MPP-Strom I_MPP	12,5 A
Leerlaufspannung U_OC	39 V
Kurzschlussstrom I_SC	13,2 A
Anzahl gleicher PV-Module	8
PV-Gesamtnennleistung	3,2 kWp
Nutzbare Speicherkapazität im Modell	5 kWh
Anfangs-SOC im Modell	40 %

Im idealisierten Simulationsmodell befinden sich die acht gleichartigen, gleichmäßig beleuchteten Module in einem String. Bei STC ergibt sich rechnerisch U_MPP = 256 V. Das ist ausschließlich eine theoretische Modellgröße; reale Stringspannungen sind temperaturabhängig und können gefährlich sein.

Simuliertes Betriebsprotokoll

Die Leistungen von PV, Haus, Batterie und Netz sind am vereinfachten AC-Bilanzknoten angegeben. Die DC-Daten dienen dem Kennlinienvergleich. Umwandlungsverluste zwischen DC- und AC-Seite sind in den AC-Werten bereits berücksichtigt.

Zustand	PV AC	Hauslast	Batterie AC	Netz
Mittag	2,4 kW	0,9 kW	1,2 kW Laden	0,3 kW Einspeisung
Abend	0,2 kW	1,1 kW	0,7 kW Entladen	0,2 kW Bezug
Warnfall	2,4 kW	0,9 kW	Keine Ladung	1,5 kW Einspeisung

Zusatzdaten Mittag: Bestrahlungsstärke 900 W/m², Zelltemperatur 55 °C, DC-Arbeitspunkt des simulierten Strings etwa 228 V und 11 A.

Zusatzdaten Warnfall: Das BMS meldet eine Temperaturwarnung. Die Speicherladung wird systemseitig gesperrt.

Diagnoseauftrag A: Modulkennlinie

Basisfrage: Berechne die Leistung eines Moduls am STC-MPP und die STC-Gesamtleistung.

Anwendungsfrage: Berechne die Stringleistung für den simulierten DC-Arbeitspunkt zur Mittagszeit.

Diagnoseauftrag B: Leistungsabweichung

Entscheide: Belegt die Differenz zwischen 3,2 kWp Nennleistung und 2,4 kW AC-Mittagsleistung einen Defekt?

Begründe Deine Antwort mithilfe von STC, Einstrahlung, Zelltemperatur und Umwandlungsverlusten.

Diagnoseauftrag C: Energiefluss

Erkläre: Warum fließen mittags 0,3 kW ins Netz? Warum werden abends 0,2 kW aus dem Netz bezogen?

Prüfe beide Leistungsbilanzen rechnerisch.

Diagnoseauftrag D: Speicherwarnung

Entscheide: Die Batterie lädt trotz PV-Überschusses nicht. Was ist die fachlich und sicherheitlich angemessene Reaktion?

Begründe insbesondere, weshalb eine BMS-Schutzfunktion nicht eigenmächtig überbrückt werden darf.

Gestufte Hilfen

Hilfe 1 – Begriffe erkennen

MPP bedeutet maximale elektrische Leistung am betrachteten Kennlinienpunkt. STC bezeichnet standardisierte Testbedingungen. Netzbezug und Einspeisung sind entgegengesetzte Energieflussrichtungen.

Hilfe 2 – Formeln anwenden

Verwende P = U · I. Für das Gebäude gilt im vereinfachten AC-Modell: Zugeführte Leistung = aufgenommene Leistung. Behandle Laden als Leistungsaufnahme und Entladen als Leistungsquelle.

Hilfe 3 – Diagnose strukturieren

Vergleiche Nennwerte nur mit passenden Betriebsbedingungen. Unterscheide mögliche Ursachen von nachgewiesenen Fehlern. Bei einer Schutzwarnung haben sichere Betriebsgrenzen Vorrang vor dem Energieertrag.

Falllösung mit begründetem Feedback

Lösungen erst nach eigener Bearbeitung anzeigen

A – Kennlinie: 32 V · 12,5 A = 400 W je Modul. Acht Module ergeben 3,2 kWp bei STC. Im simulierten Mittags-Arbeitspunkt ergeben 228 V · 11 A rund 2,51 kW DC. Die ausgewiesene AC-PV-Leistung von 2,4 kW liegt darunter und ist mit Umwandlungsverlusten vereinbar.

B – Abweichung: Ein Defekt ist nicht belegt. Die Einstrahlung liegt unter 1000 W/m² und die Zelltemperatur deutlich über 25 °C. Außerdem werden DC-Nennleistung und AC-Betriebsleistung verglichen. Für eine Fehlerdiagnose fehlen weitere Daten.

C – Energiefluss: Mittag: 2,4 = 0,9 + 1,2 + 0,3 kW. Abend: 0,2 + 0,7 + 0,2 = 1,1 kW. Beide Leistungsbilanzen sind konsistent.

D – Warnung: Das BMS hat eine Schutzmeldung ausgegeben. Die Ladeunterbrechung ist deshalb zunächst als vorgesehene Schutzreaktion zu behandeln. Schutzfunktionen dürfen nicht umgangen werden. Die Meldung wird dokumentiert und an die zuständige qualifizierte Fachkraft weitergegeben. Maßnahmen an der Anlage erfolgen nur nach Gefährdungsbeurteilung und entsprechender Freigabe.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Welche Größe steht bei einer üblichen I-U-Kennlinie auf der waagerechten Achse? (Spannung) (!Stromstärke) (!Leistung) (!Energie)

Was kennzeichnet die Leerlaufspannung eines PV-Moduls? (Der abgegebene Strom ist null) (!Die Leistung ist maximal) (!Der Strom ist maximal) (!Die Modultemperatur ist null)

Was gilt am Kurzschlusspunkt der PV-Kennlinie? (Die Klemmenspannung ist null) (!Die abgegebene Leistung ist maximal) (!Die Einstrahlung ist null) (!Die Zelltemperatur ist maximal)

Was beschreibt der Maximum Power Point? (Den Arbeitspunkt mit maximaler elektrischer Leistung) (!Den Punkt mit maximaler Leerlaufspannung) (!Den Punkt mit größter Zelltemperatur) (!Den Punkt mit höchstem Ladezustand)

Welche Leistung ergibt sich aus 32 Volt und 12 Komma 5 Ampere? (400 Watt) (!320 Watt) (!40 Watt) (!500 Watt)

Wozu dienen die Standard-Testbedingungen STC? (Zum Vergleich der elektrischen Modulkennwerte) (!Zur Garantie einer konstanten Jahresleistung) (!Zur Festlegung des Speicherladezustands) (!Zur Bestimmung des Hausstromverbrauchs)

Welche Veränderung erhöht bei gleichbleibender Zelltemperatur besonders den möglichen PV-Strom? (Eine höhere Bestrahlungsstärke) (!Eine höhere Netzfrequenz) (!Eine größere Speicherkapazität) (!Ein höherer Hausverbrauch)

Was passiert bei steigender Zelltemperatur typischerweise mit der Modulspannung? (Sie sinkt) (!Sie bleibt unter allen Bedingungen gleich) (!Sie steigt immer proportional zur Temperatur) (!Sie wird automatisch zur Netzspannung)

Was bedeutet SOC bei einem Batteriespeicher? (Ladezustand) (!Wechselrichterwirkungsgrad) (!Modulnennleistung) (!Netzfrequenz)

Was ist bei einer BMS-Temperaturwarnung angemessen? (Schutzfunktion respektieren und zuständige Fachkraft informieren) (!Batterieschutz eigenmächtig deaktivieren) (!Warnmeldung ignorieren und weiterladen) (!Batterieanschlüsse selbstständig öffnen)

Quiz-Feedback mit Begründungen anzeigen

Frage	Begründetes Feedback
1	Die Kennlinie stellt I als Funktion von U dar. Deshalb steht U üblicherweise horizontal.
2	Beim Leerlauf fließt kein abgegebener Strom. Daher ist auch die Ausgangsleistung null.
3	Beim idealen Kurzschlusspunkt ist die Klemmenspannung null und damit P ebenfalls null.
4	Am MPP ist das Produkt U · I maximal, nicht jede Einzelgröße für sich.
5	32 · 12,5 = 400. Die richtige Einheit der Leistung ist Watt.
6	STC macht Modulwerte vergleichbar, beschreibt aber nicht jeden realen Betriebszustand.
7	Höhere Einstrahlung erzeugt bei gleicher Temperatur typischerweise mehr Photostrom.
8	Höhere Zelltemperatur reduziert bei üblichen Siliziummodulen insbesondere die Spannung.
9	SOC beschreibt den Ladezustand. SOH beschreibt dagegen den Gesundheitszustand.
10	BMS-Schutzmeldungen haben sicherheitliche Bedeutung und dürfen nicht eigenmächtig überbrückt werden.

Memory

Finde jeweils den passenden Fachbegriff und seine Bedeutung.

Leerlaufspannung	Stromfreier Ausgangspunkt der Kennlinie
Kurzschlussstrom	Strom bei verschwindender Klemmenspannung
Maximum Power Point	Arbeitspunkt größter elektrischer Leistung
Einstrahlung	Strahlungsleistung je Fläche
Zelltemperatur	Einflussgröße mit starkem Effekt auf die Modulspannung
SOC	Ladezustand eines Akkumulators
SOH	Kennwert des Batteriegesundheitszustands
BMS	System zur Überwachung und zum Schutz der Batterie
Wechselrichter	Gerät zur Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom
Kilowattstunde	Einheit der elektrischen Energie

Drag and Drop

Ordne die Merkmale den Fachbegriffen zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Thema
Leerlaufspannung	Arbeitspunkt ohne abgegebenen Strom
Kurzschlussstrom	Arbeitspunkt ohne Klemmenspannung
Maximum Power Point	Größtes Produkt aus Strom und Spannung
Bestrahlungsstärke	Maßgeblicher Einfluss auf den erzeugbaren Modulstrom
Temperaturanstieg	Typische Verringerung der Modulspannung
Batteriemanagement	Überwachung und Einhaltung von Speichergrenzen
Wechselrichter	Umwandlung elektrischer Gleichstromleistung in Wechselstromleistung
Netzbezug	Ergänzung der Gebäudeversorgung bei fehlender lokaler Leistung

Kreuzworträtsel

Spannung	Welche elektrische Größe wird in Volt angegeben?
Strom	Welche elektrische Größe wird in Ampere angegeben?
Leistung	Welche elektrische Größe wird in Watt angegeben?
Kennlinie	Wie heißt die grafische Darstellung des Zusammenhangs zwischen Strom und Spannung?
Wechselrichter	Welches Gerät wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um?
Einstrahlung	Welche solare Einflussgröße verändert vor allem den möglichen Modulstrom?

LearningApps

Diese Suche führt zu externen Lernangeboten. Treffer sind keine vorab fachlich oder urheberrechtlich geprüften Einzelübungen.

Lückentext

Auf der waagerechten Achse einer üblichen I-U-Kennlinie steht die

.

Auf der senkrechten Achse wird die

dargestellt.

Das Produkt von Spannung und Strom ergibt die elektrische

.

Der Betriebspunkt maximaler elektrischer Leistung heißt

.

Die standardisierten Vergleichsbedingungen für Solarmodule heißen

.

Bei STC beträgt die Bestrahlungsstärke

W/m².

Die Zelltemperatur bei STC beträgt

Grad Celsius.

Steigende Bestrahlungsstärke erhöht typischerweise den möglichen

.

Bei zunehmender Zelltemperatur sinkt meistens die Modulspannung im Bereich des

.

Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in

um.

Die Einheit einer elektrischen Energiemenge ist häufig die

.

Der Ladezustand eines Batteriespeichers wird mit

abgekürzt.

Das System zur Überwachung und zum Schutz des Speichers heißt

.

Eine elektrische Schutzwarnung darf nicht eigenmächtig

werden.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben in der Reihenfolge Basis, Anwendung und Transfer. Alle technischen Handlungen erfolgen ausschließlich an Datensätzen, Bildern oder in einem sicheren Simulator.

Leicht: Basisaufgaben

B1 – Diagramm beschriften: Beschrifte an einer bereitgestellten I-U-Kennlinie die Achsen und Einheiten.
B2 – Kennpunkte markieren: Kennzeichne Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom und MPP in einer Zeichnung.
B3 – Leistung berechnen: Erstelle eine Rechentabelle für drei simulierte Spannungs-Strom-Paare und bestimme ihre Leistungen.
B4 – Gebäudemodell gestalten: Zeichne ein einfaches Haus mit PV-Modulen, Wechselrichter, Stromnetz und stationärem Speicher und beschrifte deren Funktionen.

Standard: Anwendungsaufgaben

A1 – Kennlinienvergleich: Vergleiche die beiden Kurven für Einstrahlung und Temperatur. Formuliere zu jedem Einfluss eine begründete Beobachtung.
A2 – Betriebsdaten bewerten: Erkläre anhand des Ausbildungsfalls, warum eine STC-Nennleistung nicht direkt mit einer beliebigen AC-Betriebsleistung gleichgesetzt werden darf.
A3 – Energieflussbilanz: Erstelle aus den Mittags- und Abenddaten ein Energieflussdiagramm mit begründeter Bilanz.
A4 – Sicherheitsdiagnose: Verfasse einen kurzen Diagnosebericht zur BMS-Temperaturwarnung. Unterscheide Beobachtung, Vermutung und erforderliche Fachentscheidung.

Schwer: Transferaufgaben

T1 – Lernvideo entwickeln: Gestalte ein zwei- bis dreiminütiges Erklärvideo über Kennlinienänderungen bei Sonne, Wolken und Erwärmung. Arbeite ausschließlich mit digitalen Abbildungen.
T2 – Simulationsprojekt: Entwirf drei virtuelle Betriebssituationen und zeige, wie sich Arbeitspunkt, Spannung, Strom und Leistung verändern können.
T3 – Gebäudevergleich: Vergleiche anhand selbst festgelegter Daten ein Gebäude mit und ohne Batteriespeicher. Berücksichtige Eigenverbrauch, Netzbezug, Umwandlungsverluste und Speichergrenzen.
T4 – Freigabekonzept: Erstelle eine Entscheidungsvorlage, die zwischen digitaler Diagnose, Arbeiten am PV-System, Tätigkeiten an stationären Batteriespeichern und Arbeiten an Fahrzeug-Hochvoltsystemen unterscheidet. Recherchiere dafür die aktuell einschlägigen Qualifikations- und Fachfreigabeanforderungen, ohne selbst eine Freigabe zu erteilen.

Begründetes Feedback zu den offenen Aufgaben

Erwartungshorizont und Feedback anzeigen

Aufgabe	Begründetes Feedback
B1	Richtig sind U in Volt auf der horizontalen und I in Ampere auf der vertikalen Achse, weil die Stromstärke in Abhängigkeit von der Spannung dargestellt wird.
B2	Leerlauf und Kurzschluss liegen an den Achsenschnittpunkten der Kennlinie. Der MPP liegt im Bereich des größten Produkts U · I.
B3	Jede Leistung muss mit P = U · I berechnet werden. Der größte Einzelwert von U oder I allein garantiert kein Leistungsmaximum.
B4	Ein korrektes Modell trennt PV-Gleichstromseite, Wechselrichter, Hausnetz und Batteriesystem funktional. Es ist kein Verdrahtungsplan.
A1	Höhere Einstrahlung erhöht überwiegend den Strom. Höhere Zelltemperatur reduziert typischerweise die Spannung. Beide Effekte verändern den MPP.
A2	Vergleichbar sind Werte nur unter berücksichtigten Betriebsbedingungen und Systemgrenzen. DC-Nennleistung und AC-Messwert sind nicht identisch.
A3	Mittags müssen 2,4 kW und abends 1,1 kW bilanziell ausgeglichen sein. Die Energieflussrichtung der Batterie entscheidet darüber, ob sie als Quelle oder Senke zählt.
A4	Die BMS-Warnung ist eine Beobachtung. Die genaue technische Ursache ist ohne fachgerechte Diagnose nicht nachgewiesen. Eine Schutzfunktion darf nicht eigenmächtig verändert werden.
T1	Ein überzeugendes Video zeigt die verschiedenen Ursachen für Strom- und Spannungsänderungen und vermeidet pauschale Aussagen über einen Defekt.
T2	Ein gutes Simulationsprojekt dokumentiert Randbedingungen und berechnet die zugehörige Leistung. So bleiben Änderungen nachvollziehbar.
T3	Der Speicher kann Energie zeitlich verschieben, aber keine zusätzliche PV-Energie erzeugen. Wirkungsgrade und Betriebsgrenzen müssen berücksichtigt werden.
T4	Ein tragfähiges Konzept trennt fachliches Verständnis von rechtlicher und betrieblicher Befugnis. Zuständigkeiten, Qualifikationen, Gefährdungsbeurteilung und Fachfreigaben müssen konkret geprüft werden.

Lernkontrolle

Hier steht die begründete Anwendung im Mittelpunkt, nicht das reine Auswendiglernen.

Maximum Power Point: Zwei simulierte Betriebspunkte besitzen unterschiedliche Spannungen und Ströme. Berechne beide Leistungen und erläutere, weshalb die höchste Spannung nicht automatisch die höchste Leistung bedeutet.
Photovoltaik: Erkläre anhand zweier Wetter- und Temperatursituationen, wie ein geringerer PV-Ertrag ohne technischen Defekt entstehen kann.
Energiefluss: Analysiere das Mittagsprotokoll des Ausbildungsfalls. Begründe die Aufteilung zwischen Eigenverbrauch, Speicherladung und Einspeisung.
Batteriespeicher: Entwickle ein Szenario, in dem eine Batterie trotz PV-Überschusses nicht lädt. Unterscheide zulässige Betriebsstrategie, Schutzgrenzen und mögliche Störung.
Fehlerdiagnose: Erstelle eine Diagnoseentscheidung auf Basis einer BMS-Warnmeldung. Nenne die zusätzlichen Informationen, die eine zuständige Fachkraft benötigt, und begründe, warum kein eigenmächtiger Eingriff zulässig ist.
Energietechnik: Übertrage das Gebäudemodell auf einen kleinen Gewerbebetrieb mit Lastspitze am Abend. Erkläre, welchen Einfluss ein Speicher auf den Netzbezug haben könnte und welche Annahmen geprüft werden müssten.

Lernnachweis

Für einen dokumentierten Lernnachweis sind folgende Ergebnisse wichtig:

Eine korrekt beschriftete I-U-Kennlinie mit Leerlaufspannung, Kurzschlussstrom und MPP.
Mindestens zwei nachvollziehbare Leistungsberechnungen mit Einheiten.
Ein fachlich richtiges Gebäude- und Energieflussdiagramm.
Eine begründete Auswertung des simulierten Ausbildungsfalls.
Eine dokumentierte Unterscheidung zwischen Betriebsabweichung und nachgewiesenem Fehler.
Eine Sicherheitsreflexion zu Fachqualifikation, BMS-Schutz, PV-Spannungen und erforderlichen Freigaben.
Quellenangaben und korrekte Nachweise der verwendeten Medienlizenzen.

Nachweisform: Digitales Lernportfolio, Präsentation oder schriftliche Fallanalyse mit Reflexion.

Abgrenzung: Ein erfolgreich bearbeiteter Lernnachweis dokumentiert theoretische Lernergebnisse. Er ersetzt keine elektrotechnische Qualifikation, betriebliche Unterweisung, praktische Befähigungsprüfung oder Arbeitsfreigabe.

OERs zum Thema

Wikipedia: Solarmodul

Weiterführende offene Informationen:

Fachlich geprüfte Quellen und Sicherheitsregelwerke

Fachquellen, abgerufen beziehungsweise geprüft im Oktober 2026:

Wikipedia: Solarmodul – elektrische Kennwerte, Kennlinien und STC.
Wikipedia: Maximum Power Point Tracking – Arbeitspunkt und Einfluss von Betriebsbedingungen.
National Renewable Energy Laboratory: PV-Modulkennwerte und Standardtestbedingungen – Referenzbedingungen und Kennlinienvergleich.
DGUV Information 203-080 – Montage und Instandhaltung von Photovoltaikanlagen.
DGUV Vorschrift 3 – elektrische Anlagen und Betriebsmittel.
VDE-AR-E 2510-50 – Sicherheitsanforderungen an stationäre Energiespeichersysteme mit Lithium-Batterien.
DIN VDE 0100-712, Dokumentation eines Norm-Entwurfs – Anforderungen an PV-Stromversorgungssysteme. Den aktuell anzuwendenden Normenstand gesondert prüfen.
DGUV Information 209-093 – Qualifizierung für Arbeiten an Fahrzeug-Hochvoltsystemen, nicht als allgemeine stationäre Speicherqualifikation verwendbar.

Hinweis: Normen, Vorschriften, Herstelleranforderungen und betriebliche Zuständigkeiten können sich ändern. Vor jedem praktischen Einsatz müssen die gültigen Fassungen und konkreten Qualifikationsanforderungen durch die verantwortliche Stelle geprüft werden.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die folgenden Abbildungen stammen aus Wikimedia Commons. Dateiname, Urheberschaft und Lizenz wurden anhand der jeweiligen Dateibeschreibungsseiten geprüft.

Medium	Urheberschaft	Lizenz
PV-Hausdach	High Contrast	CC BY 3.0 DE
PV-Gebäudemodell	KVDP, GateKeeperX, Trex2001	Public Domain
Schematische Kennlinie	Fourmatter	CC BY-SA 4.0
I-U- und P-U-Kennlinie	Squirmymcphee	CC BY-SA 3.0
Einstrahlungskennlinien	Squirmymcphee	CC BY-SA 3.0
Temperaturkennlinien	Squirmymcphee	CC BY-SA 3.0
Vergleichskennlinien	César Domínguez	CC BY-SA 4.0
Energiefluss ohne Speicher	Pedalito	CC0
Energiefluss bei Netzbezug	Pedalito	CC0
BESS-Schema	Droompny	CC BY-SA 4.0

Bei einer Bearbeitung von CC-BY-SA-Medien müssen die entsprechenden Lizenzbedingungen und Hinweise zu Änderungen beachtet werden. Die verlinkten Commons-Dateiseiten enthalten die vollständigen Lizenzinformationen.

Videonachweise: Die eingebetteten YouTube-Links verweisen auf auffindbare Lernvideos zu elektrischen Größen, MPP und PV-Batteriespeichern. Durch die Einbettung wird keine freie Nachnutzungslizenz für die Videoinhalte behauptet. Vor dem Einsatz sind Verfügbarkeit, Einbettungserlaubnis und Datenschutzbedingungen zu prüfen.