Polykristalline Solarmodule
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Leistungsoptimierer – Was ist das?
Der Leistungsoptimierer optimiert – wie der Name schon sagt – die Leistung einer PV-Anlage. Das ist vor allem relevant, wenn innerhalb einer Solaranlage mehrere Module mit unterschiedlichen Eintrahlungsbedingungen vorliegen. Bei in Reihe geschalteten Modulen, kann die gesamte Anlage nur so leistungsstark sein, wie das schwächste Modul. Sinnvoll ist der Einsatz bei verschatteten oder unterschiedlich ausgerichteten Modulen, oder wenn sich die Modularten zum Beispiel durch eine Nachrüstung unterscheiden.
Wer bereits in eine Photovoltaikanlage investiert hat oder es vorhat, der möchte natürlich möglichst hohe Erträge mit der Anlage erzielen. Denn das bedeutet nicht nur mehr grüne Energie, sondern auch, dass sich die Anlage schneller amortisiert und die Rendite wächst. Wie groß der Ertrag der PV-Anlage tatsächlich ist, hängt jedoch von verschiedenen Faktoren ab. Verschattungen, kaputte PV Module oder Schneefall beispielsweise können den Ertrag vermindern. Mit Leistungsoptimierern soll das verhindert werden: Sie sollen zu jedem Zeitpunkt den bestmöglichen Ertrag der PV Anlage gewährleisten. Wir klären, wie so ein Optimierer funktioniert und wann er wirklich sinnvoll ist:
Der Leistungsoptimierer – Definition
Ein Leistungsoptimierer optimiert – wie der Name schon sagt – die Leistung eines PV-Moduls. Dafür misst er Strom und Spannung innerhalb des Moduls und ermittelt den MPP, den sogenannten Maximum Power Point. Die Optimierer sitzen an jedem einzelnen PV Modul, sodass sie individuell den MPP bestimmen können.
Was ist der MPP?
Der Maximum Power Point ist der Wert, an dem das Solarmodul die höchstmögliche Leistung erbringen kann. Dieser Wert ändern sich jedoch mit der Bestrahlungsstärke und der Temperatur der Solarzelle. Der MPP ergibt sich aus der Stromstärke und der Spannung.
Funktionsweise eines Leistungsoptimierers
Die Leistungsoptimierer ermitteln für jedes Modul den Maximum Power Point. Dafür regulieren sie die Spannung und ermitteln, wann die höchste Stromstärke erreicht wird. Dieser Vorgang wiederholt sich regelmäßig, sodass immer der bestmögliche Ertrag erreicht werden kann. Entscheidend ist dabei, dass die Optimierer für jedes Modul den individuellen MPP festlegen.
Je nach Standort, Temperatur und Verschattung der Solarzellen, können sich die MPPs einer PV Anlage unterscheiden. Das wird dann zum Problem, wenn die Module in Reihe geschaltet sind. Denn: Die Gesamtleistung der in Reihe geschalteten Module richtet sich nach dem niedrigsten MPP. Kann also ein Modul aufgrund von Verschattungen zum Beispiel nicht die volle Leistung erbringen, beeinträchtigt das auch die Leistung aller anderen PV Module. Diese können dann ebenfalls nur auf demselben Niveau arbeiten, wie das verschattete PV Modul, auch wenn sie eigentlich einen wesentlich höheren Ertrag liefern könnten.
MPP-Tracker
Statt eines weiteren Kastens, der zur Elektronik der Solaranlage gehört, kann auch ein Wechselrichter gekauft werden, der einen MPP-Tracker beinhaltet. Dieser MPP-Tracker hat quasi die gleiche Funktion, wie der Leistungsoptimierer. Er beobachtet den MPP und beeinflusst diesen durch das Verändern des Lastwiderstandes. Dadurch soll der MPP in einem optimalen Bereich gehalten werden.
Vor- und Nachteile eines Solar Optimierers
Vorteile
- Höherer Ertrag: Die PV Leistungsoptimierer haben das Potenzial, den Ertrag der Solaranlage zu erhöhen. Wo unterschiedliche Bestrahlungsbedingungen die Leistungen mehrere Module sonst beeinträchtigen, kann die individuelle Regelung die maximale Leistung optimal ausschöpfen.
- Einfache Überwachung: Die Leistunsgoptimierer werden meist mit der entsprechenden Software installiert, die die Überwachung über das Handy oder den Computer vereinfacht. So können die Leistungen jedes Moduls einzeln abgerufen und überprüft werden. Defekte können so schneller bemerkt und behoben werden.
- Flexibilität: Je nach Optimierungssystem können sogar unterschiedliche Modularten, Ausrichtungen und Neigungen kombiniert werden. Das sorgt für mehr Flexibilität in der Planung der Dachbelegung, aber auch beim eventuellen Nachrüsten. Module, die nachträglich installiert wurden – sei es, um die Anlage zu erweitern oder um defekte Module zu ersetzen – müssen dann nicht zwangsläufig den ursprünglichen Modulen entsprechen.
Nachteile
- Hohe Anschaffungskosten: Das Aufrüsten der Solaranlage mit Leistungsoptimieren bedeutet natürlich auch entsprechende Mehrkosten. Mit etwa 50 €* pro Modul können die Anschaffungskosten der Anlage stark steigen. Daher sollte vorab geprüft werden, ob sich die Anschaffung durch einen erheblich höheren Ertrag rentiert.
- Höhere Reparaturkosten: Bevor die Anlage mit den Optimierern ausgestattet wird, sollte auch bedacht werden, dass diese auch kaputtgehen können. Auch die Reparaturkosten können daher steigen.
- Erhöhter Energieverbrauch: Damit die Leistungsoptimierer arbeiten können, benötigen sie Energie. Den bekommen sie von den Solarmodulen. Mit der Installation der PV Leistungsoptimierer steigt also auch der Stromverbrauch, wenn auch nur geringfügig. Vor der Anschaffung sollte daher auch geprüft werden, ob die Installation auch mit dem zusätzlichen Energiebedarf noch rentabel sind.
Welche Leistungsoptimierer gibt es?
Leistungsoptimierer von Solaredge
Das israelische Unternehmen SolarEdge hat sich auf Optimierungs- und Monitoringsysteme spezialisiert. Ihre PV Leistungsoptimierer machen jedes Solarmodul zu einem Smart-Modul. Die Optimierungssystem sind nicht nur darauf ausgelegt, den Ertrag möglichst auszureizen. Sie erleichtern außerdem die Wartung der PV-Anlage, indem alle Daten an eine Monitoringebene gesendet werden. Eine einzigartige Sicherheitsfunktion sorgt dafür, dass die Spannung der Module ausgeschaltet wird, wenn der Wechselrichter oder die Netzstromversorgung abgeschaltet werden.
SolarEdge POWER OPTIMIZER P404-P5 (MC4)
ca. 70 €
Das kann Solarteure und Feuerwehrkräfte im Ernstfall schützen. Die Leistungsptimierer können nachträglich installiert werden und sind sehr robust. Möglich ist aber auch der Erwerb von Modulen, die bereits mit den Optimierern ausgestattet sind.
Solaranlage bei Verschattung! Unterschiedliche Neigungen & Modulgrößen! Solaredge-Technologie!
ShadeFix von SMA
Der deutsche Hersteller SMA Solar Technology hat eine andere Form der Leistungsoptimierung auf den Markt gebracht. Hierbei werden nicht an jedem Modul MPP-Tracker angebracht, sondern ein Wechselrichter mit integrierter Optimierungssoftware wird installiert. Herkömmliche Wechselrichter messen nur innerhalb des vorigen MPPs. Dadurch entgehen ihnen andere, womöglich höhere MPPs und damit auch höhere Erträge. Der SMA-Wechselrichter führt eine vollständige Messung durch und ist so in der Lage, aus allen gemessenen MPPs den global höchsten auszuwählen und die Spannung dementsprechend anzupassen. Der Installationsaufwand ist daher sehr gering, der Ertrag jedoch bestmöglich.
Solar Optimierer von Tigo
Tigo Energy Produktvideo für PV Optimierer / Optimizer
Die PV Leistungsoptimierer aus dem Hause Tigo werden ebenfalls nicht an jedem einzelnen Modul angebracht. Ihr Vorteil ist, dass sie auch nur an ausgewählten Modulen angebracht werden können. Um eine Solaranlage in Bezug auf Verschattungen zu optimieren, müssen also nicht alle Module aufgerüstet werden, sondern lediglich jene, die von den Verschattungen betroffen sind. Die Anschaffungskosten für die Optimierungsnachrüstung können also möglichst gering gehalten werden und der Ertrag dennoch gesteigert werden.
Wann lohnt sich die Leistungsoptimierung?
Ob sich eine Aufrüstung der Solaralange mit Optimierern lohnt, ist letztlich für jeden Fall einzeln zu prüfen. Hier bietet es sich an, den Solarteur um eine ausführliche Beratung zu bitten. Grundsätzlich können sie aber sinnvoll sein, um Leistungseinbßen durch folgende Gegebenheiten auszugleichen:
- Verschattung: Sin einzelne Module dauerhaft und stark verschattet, kann sich die Anschaffung eines Optimierungssystems lohnen. Bei kleineren Verschattung lohnt sich die Anschaffung jedoch meist nicht.
- Verschiedene Neigungen: Sind die Module unterschiedlich geneigt, wirkt sich das auch auf die Bestrahlung und damit auch auf den MPP aus. Hier können PV Leistungsoptimierer helfen, den bestmöglichen Ertrag zu erreichen.
- Verschiedene Module: Wird eine PV Anlage aus verschiedenen Modulen zusammengesetzt, beispielsweise im Rahmen einer Nachrüstung, kann ein Solar Optimierer ebenfalls hilfreich sein, um optimale Erträge zu erzielen.
Die Ausstattung der Solaranlage mit einem Optimierungssystem kann außerdem auch dann sinnvoll sein, wenn großen Wert auf eine einfache Überwachung und Fernwartung der Anlage gelegt wird. Das könnte zum Beispiel der Fall sein, wenn mehrere Anlagen an verschiedenen Standpunkten betrieben werden. Dadurch kann der Wartungsaufwand verringert werden.
