Letzte Aktualisierung: 25.11.2020

Leistungsoptimierer: SolarEdge und TIGO im Vergleich

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Bei der Anlagenplanung müssen die Verschattung durch z. B. Dachgauben oder Bäume bei der Anordnung der Module und bei der Verschaltung der Strings und dem Wechselrichterkonzept berücksichtigt werden. Ist dies nicht der Fall, so kann die Leistung der Strings einbrechen, wenn der Schatten des Dachvorsprungs von einem Modul zum nächsten wandert. Denn in einem String bestimmt das leistungsschwächste Modul die Performance des gesamten Strings. Leistungsoptimierer optimieren und überwachen den Energieertrag jedes einzelnen Moduls. Dadurch verhindern sie, dass verschattete Module die Leistung nicht verschatteter Module beeinflussen und so den Gesamtertrag der PV-Anlage reduzieren. Mit modulgenauem Monitoring und zusätzlichen Sicherheitsfunktionen können auch mögliche Brandrisiken reduziert werden.

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Funktionsweise und Nutzen von Leistungsoptimierern

In den letzten Jahren ist insbesondere aufgrund regulativer Anforderungen in den USA mit DC-Optimierern und AC-Modulwechselrichtern eine weitere Wechselrichter-Technologie, die sogenannte Module Level Power Electronics (MLPE), entstanden. Mit dieser Smart-Modul-Technik kann die Funktionalität von Solarmodulen deutlich erhöht werden. So können beispielsweise teilverschattete Solarmodule mit einer Optimierungsfunktion - dem sogenannten Leistungsoptimierer - ergänzt werden.

Leistungsoptimierer passen die optimalen Arbeitspunkte (MPP) der Solarmodule individuell an und überwachen die Leistung jedes einzelnen Solarmoduls. Daher werden sie besonders häufig bei kleinen und mittelgroßen PV-Anlagen eingesetzt, die mit Auslegungsproblemen wie beispielsweise Teilverschattungen, unterschiedlicher Modulbelegung oder Verschmutzung konfrontiert sind.

Leistungsoptimierer kompensieren damit viele Leistungsverluste, die bei traditionellen PV-Systemen zu erheblichen Einbußen führen. So lassen sich unterschiedlich lange Strings und unterschiedliche Modultypen problemlos und egal mit welcher Ausrichtung miteinander verbinden. Leistungsoptimierer ermöglichen zudem dank modulgenauer Überwachung der Leistung eine kosteneffiziente und fortschrittliche Wartung der Anlagen.

Viele Modul-Hersteller integrieren bereits bei der Fertigung Leistungsoptimierer. Dies senkt die Installationskosten der Anlage. Im Vergleich zu Add-On-Versionen müssen dann weniger Komponenten in der Anlage verbaut werden. Diese Module werden dann häufig als sogenannte "Smarte PV-Module" bezeichnet und angeboten. Neben der Modulintegration lassen sich Leistungsoptimierer auch als Retrofit-Lösung bei bestehenden, leistungsschwachen PV-Installationen nachrüsten. Eine nachträgliche Optimierung kann den Solarertrag häufig um bis zu rund 20 Prozent verbessern.

Experten-Wissen: Weltweit wurden bisher über eine Milliarde Solarmodule verbaut, die einzeln nicht überwacht werden. Mit der Nachrüstung von Leistungsoptimierern sollen diese "smart" werden. Diese Informationen sind im Rahmen datenbasierter-Geschäftsmodelle von hoher strategischer Relevanz für viele Unternehmen. Sie können u.a. zur Verbesserung des Kundenservices und somit zur Kundenbindung eingesetzt werden.

Leistungsoptimierer P-Serie von SolarEdge

SolarEdge ist mit der P-Serie (Preis ab rund 47€ pro Stück/ pro Modul) einer der führenden Hersteller von Leistungsoptimierern. Mit einer DC-Nenneingangsleistung von 300 bis 800 Watt passen sie die optimalen Arbeitspunkte (MPP) der Solarmodule individuell an und überwachen die Leistung jedes einzelnen Solarmoduls.  Der SolarEdge PV-Wechselrichter ist auf die Leistungsoptimierer abgestimmt. Das SolarEdge System führt zu einer optimalen Leistung, einem flexiblen Design und einer vollständigen Dachflächennutzung.

Die Leistungsoptimierer der P-Serie von SolarEdge sind DC/DC Wandler, die vom Installateur an jedes PV-Modul angeschlossen (Add-On Variante) oder bereits vom Modulhersteller integriert wird und die traditionelle PV-Anschlussdose ersetzt. Die SolarEdge Leistungsoptimierer steigern den Energieertrag von PV-Anlagen, indem der Punkt der maximalen Leistungsabgabe (MPPT) für jedes Modul einzeln gesucht wird. Zudem überwachen die Geräte die Leistung der einzelnen Module und übermitteln die Leistungsdaten an das SolarEdge Monitoring-Portal für eine verbesserte, kostengünstige Wartung auf Modulebene.

Bei der Verwendung von SolarEdge Wechselrichtern behalten die SolarEdge Leistungsoptimierer automatisch eine feste Strangspannung bei, sodass Installateure noch mehr Möglichkeiten bei längeren Strängen und Strängen unterschiedlicher Länge haben, um PV-Anlagen optimal auslegen zu können. Die SolarEdge- Leistungsoptimierer können für c-Si- und Dünnschichtmodule eingesetzt werden und haben eine Garantie von 25 Jahren.

Tabelle 1: Übersicht der SolarEdge Add-On-Leistungsoptimierer
SolarEdge P-Serie Anwendung Brutto-Preise pro Stück
P300 für Module mit 60 Zellen 47,67 €
P350 für Hochleistungsmodule mit 60 Zellen und 72 Zellen 50,49 €
P370 für leistungsstärkere 60- und 72-Zellen Module -
P404 für Module mit 60 Zellen und 72 Zellen, kurze Stränge 55,90 €
P405 für Dünnschichtmodule 57,07 €
P500 für Module mit 96 Zellen 55,00 €
P600 für 2 PV Module mit 60 Zellen 62,00 €
P700 für 2 PV Module mit 72 Zellen 67,32 €
P800p Parallel-Verschaltung von 2 Modulen mit 96 5“-Zellen 81,50 €
P800s Reihen-Verschaltung von 2 bifacial- oder Hochleistungsmodulen -

Der SafeDC Mechanismus der SolarEdge Leistungsoptimierer erhöht die Sicherheit des Systems für Installateure, Wartungspersonal und Feuerwehrleute, indem er im Notfall automatisch die Gleichspannung am Modul reduziert, wenn der Wechselrichter abgeschaltet wird oder der Netzstrom ausfällt. Sobald die Stromversorgung abgeschaltet wird, reduziert SafeDC, der als DC-Trennschalter zertifiziert ist, die DC-Spannung auf Modulebene innerhalb der geforderten Zeit automatisch und ausfallsicher auf 1 Vdc pro Modul bzw. Leistungsoptimierer. Aufgrund der Auslegungsrichtlinien liegt die DC-Spannung dann bei maximal 50 Vdc im Strang. So erfüllen die SolarEdge Leistungsoptimierer auch die VDE-Anwendungsrichtlinie zur brandschutzgerechten Installation von Photovoltaikanlagen.

Durch neue Produkte, wie dem OP600-96V Leistungsoptimierer, an dem zwei Module gleichzeitig angeschlossen werden können und konsequente Weiterentwicklungen der Wechselrichter eröffnen sich weitere Marktchancen, besonders für gewerbliche Anlagen.

Leistungsoptimierer TS4 von Tigo

Die im Silicon Valley ansässige Tigo Energy hat die patentierte Smart-Modul-Technik TS4 (Preis rund 45€ pro Stück/ pro Modul) entwickelt, um die Funktionalität von Solarmodulen zu erhöhen. So können mit der chipbasierten Lösung beispielsweise teilverschattete Solarmodule mit einer Optimierungsfunktion weltweit ergänzt werden. Dadurch kann der Energieertrag der gesamten Solarstromanlage kostengünstig gesteigert werden.

Der Optimierer von Tigo Energy misst die Stromstärke, die Spannung und die Temperatur des Moduls. Die Daten schickt er an eine zentrale Recheneinheit, die Tigo Cloud Connect. Diese berechnet den optimalen Betriebspunkt eines jeden Moduls und sendet die Ergebnisse an den Optimierer zurück, der dann per Impedanzanpassung jedem Modul eine virtuelle Impedanz präsentiert, die der internen Impedanz des Moduls entspricht, sodass an jedem Modul die maximale Energieausbeute erzielt wird.

Bei bisher erhältlichen Lösungen mussten stets alle Solar-Module mit einem Optimierer ausgerüstet werden, unabhängig davon, ob dies überhaupt notwendig ist. Mit der der TS4-Lösung müssen nur noch die "problematischen Module" ausgerüstet werden. Dies spart Kosten im Vergleich zur z. B. Lösung von SolarEdge. Sowohl bestehende, als auch neue Solarstromanlagen können mit der Produktplattform TS4 ergänzt werden. Die von Tigo Energy entwickelte chipbasierte Lösung hat die niedrigste Bauteilzahl der Branche und bietet eine hohe Zuverlässigkeit sowie hohe Wirkungsgrade des Solar-Moduls.

TIGO ist das einzige Unternehmen der Branche, das eine modulare Plattform bietet, auf der Kunden das Verhalten ihrer PV-Module auf die jeweiligen Standort-Bedürfnisse abstimmen können. Die Produktplattform TS4 ermöglicht über verschiedene Optionen die Steigerung des Energieertrages, die Vereinfachung der Anlagenplanung und –installation, den Brandschutz sowie die cloudbasierte Überwachung der Systemverfügbarkeit. Die Funktionsoptionen lassen sich einfach in ein Solarmodul integrieren. Kunden können so jedes einzelne Solarmodul an ihre individuellen Anforderungen anpassen und zahlen nur die Funktion, die sie auch tatsächlich für den z.B. maximalen Energieertrag benötigen. Der Fachhandwerker kann die Solarstromanlage kinderleicht passgenau vor Ort anpassen.

Tabelle 2: Übersicht der Module der Tigo TS4-R-Plattform (Add-On)
TS4-R-Plattform Funktion
TS4-M Überwachung vollständiges Monitoring auf Modulebene
TS4-S Sicherheit Abschaltung auf Modulebene (nur für USA verfügbar)
TS4-O Optimierung Optimierung bei komplexer Dachstruktur und Teilverschattung
TS4-L Lange Strings Zurzeit nur als modulintegrierte Version verfügbar

Experten-Kritik: Die dänische Studie "The Impact of Optimizers for PV-Modules" der University of Southern Denmark (SDU) widerspricht den pauschalen Aussagen, dass Moduloptimierer bzw. Leistungsoptimierer immer für höhere Solarerträge sorgen. Laut den dänischen Wissenschaftlern konnten Optimierer nur in wenigen Fällen, in denen komplette PV-Module zu einem bestimmten Zeitpunkt eine signifikant unterschiedliche Bestrahlung aufwiesen, dazu beitragen, mehr Energie zu produzieren, als sie tatsächlich verbrauchen.

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