Leistungsoptimierer PV: Verschattung & Kosten senken

• Wann lohnt sich ein Leistungsoptimierer? Leistungsoptimierer sind besonders sinnvoll bei teilverschatteten PV-Anlagen. Sie können auch den Ertrag maximieren, wenn unterschiedliche Dachneigungen und -ausrichtungen vorliegen.
• Wie funktioniert ein Leistungsoptimierer PV? Ein Leistungsoptimierer wird an jedes Solarmodul angeschlossen und sorgt dafür, dass jedes Panel unabhängig von den anderen mit seiner maximalen Effizienz arbeitet. Er passt die Strom- und Spannungswerte der PV-Module an, um Verluste durch Verschattung oder Modulabweichungen zu minimieren. Man spricht hier auch vom optimalen Arbeitspunkt (Maximum Power Point).
• PV Leistungsoptimierer nachrüsten: Leistungsoptimierer können in bestehende PV-Anlagen integriert werden, indem Sie diese einfach an jedes Solarmodul anschließen und mit dem Wechselrichter kompatibel machen. So können Sie auch nachträglich die Effizienz einer Solaranlage steigern.
• Wie viele PV Optimierer pro String? In der Regel wird für jedes Solarmodul ein Leistungsoptimierer benötigt, sodass die Anzahl der Optimierer der Anzahl der Module im String entspricht.
• Ungleiche Stringlängen: Leistungsoptimierer regulieren die String-Spannung auf gleichbleibendem Niveau, unabhängig von der Stringlänge. Somit kann der Einsatz von Leistungsoptimierern bei Photovoltaikanlagen, bei denen Strings mit unterschiedlichen Längen zusammengeschaltet werden, eine Ertragssteigerung bewirken.
• Was kostet ein PV Leistungsoptimierer? Die Kosten für einen PV-Leistungsoptimierer liegen typischerweise zwischen 50 und 100 Euro pro Stück, abhängig vom Hersteller und den spezifischen technischen Anforderungen.
• PV-Optimierer kaufen: Renommierte Hersteller von Leistungsoptimierern sind Growatt, Tigo, Huawei und Solaredge. Wenn Sie einen PV-Optimierer kaufen möchten, bieten diese Unternehmen zuverlässige und effiziente Lösungen.

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.

Vorteile:

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.

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 Panels. Sie werden häufig bei kleinen und mittelgroßen PV-Anlagen eingesetzt, denn diese kämpfen mit Auslegungsproblemen wie Teilverschattungen, unterschiedlicher Modulbelegung oder Verschmutzung.

Leistungsoptimierer kompensieren viele Leistungsverluste, die bei PV-Systemen zu erheblichen Einbußen führen würden. Sie verbinden unterschiedlich lange Strings und unterschiedliche Modultypen, egal mit welcher Ausrichtung. Photovoltaik-Leistungsoptimierer ermöglichen zudem mit spezifischer Überwachung der PV-Modul-Leistung eine kosteneffiziente und fortschrittliche Wartung der Solaranlage.

Viele Solarmodul-Hersteller integrieren bereits bei der Fertigung Leistungsoptimierer. Das senkt die Installationskosten der gesamten PV-Anlage. Im Vergleich zu Add-on-Versionen müssen weniger Komponenten in der Photovoltaikanlage verbaut werden. Diese Module werden als "Smarte PV-Module" bezeichnet und angeboten. Neben der Integration bei PV-Modulen lassen sich Leistungsoptimierer nachrüsten, als Retrofit-Lösung bei bestehenden PV-Installationen. Eine nachträgliche Optimierung kann den Solarertrag um bis zu 20 Prozent verbessern.

Die Leistungsoptimierer der P-Serie von SolarEdge sind DC/DC Wandler. Sie werden vom Installateur an jedes PV-Modul angeschlossen (Add-On Variante), wenn sie nicht bereits vom Modulhersteller integriert sind und die traditionelle PV-Anschlussdose ersetzen. 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. Die Leistungsdaten übermitteln sie 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. Dadurch haben Installateure noch mehr Möglichkeiten bei Strängen unterschiedlicher Länge, 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.

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.

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.