Letzte Aktualisierung: 16.04.2020

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Moduloptimierer sorgen nur selten für höhere Solarerträge

Eine dänische Studie widerspricht nun den pauschalen Aussagen, dass Moduloptimierer bzw. Leistungsoptimierer gerade bei teilverschatteten PV-Anlagen immer für höhere Solarerträge sorgen. "The Impact of Optimizers for PV-Modules" zeigt, dass ein PV-System mit modernen String-Wechselrichtern in fast allen Anwendungsfällen höhere Erträge erzielen kann als ein System mit traditionellen Moduloptimierern. SolarEdge kritisiert die Ergebnisse der SDU-Studie als nicht aussagekräftig.

Eine dänische Studie weist nun nach, dass PV-Systeme typischerweise eine höhere Ausbeute aufweisen, wenn keine Moduloptimierer angewendet werden. Nur in sehr seltenen Fällen lohnt sich demnach der Einsatz von Leistungsoptimierern. (Foto: energie-experten.org)

Eine dänische Studie weist nun nach, dass PV-Systeme typischerweise eine höhere Ausbeute aufweisen, wenn keine Moduloptimierer angewendet werden. Nur in sehr seltenen Fällen lohnt sich demnach der Einsatz von Leistungsoptimierern. (Foto: energie-experten.org)

Die im Mai 2019 erschiene Studie der University of Southern Denmark (SDU) "The Impact of Optimizers for PV-Modules" zeigt, dass PV-Systeme typischerweise eine höhere Ausbeute aufweisen, wenn keine Moduloptimierer angewendet werden. Um dies zu demonstrieren, wurden extreme Szenarien ausgewählt, in denen Optimierer den höchsten Nutzen bringen sollen. Aber nur für einige kleine Nischen, in denen komplette PV-Module zu einem bestimmten Zeitpunkt eine signifikant unterschiedliche Bestrahlung aufweisen, tragen die Optimierer dazu bei, mehr Energie zu produzieren, als sie tatsächlich verbrauchen.

SDU-Studie: Korrektes Layout des PV-Strings häufig sinnvoller als Moduloptimierer

Prof. Dr. W.-Toke Franke fasst zusammen, dass Moduloptimierer die "allgemeinen Vermarktungsansprüche" einer zusätzlichen Energieerzeugung nicht bestätigen konnten. Tatsächlich gibt es nur sehr wenige Szenarien, in denen die Verwendung von Optimierern die Systemleistung verbessert. Die wichtigsten Szenarien sind, wenn die Module eines Strings unterschiedliche Ausrichtungen haben oder wenn große Schatten für einen großen Teil des Tages vollständige Module abdecken. Oft können diese Szenarien durch ein korrektes Layout des PV-Strings jedoch einfacher vermieden werden.

Selbst wenn der Schatten eines Straßenlaternenmastes, eines Fahnenmastes, eines Strommasts, eines Kamins oder einer Dachgaube den String beschattet, führen die Optimierer nicht zu einer signifikanten Steigerung des Photovoltaik-Ertrags. Insbesondere wenn die Schattenquelle weiter von den PV-Modulen entfernt ist als in diesem Experiment, wird der Schatten diffuser und es wird eine noch geringere Auswirkung erwartet.

Darüber hinaus sollte das Risiko eines Ausfalls einer Komponente in einer der vielen Moduloptimierers nicht unterschätzt werden. Schließlich besteht bei den zusätzlichen Anschlüssen für die Optimierer das Risiko von schlechten Verbindungen, die zu einem Systemausfall führen oder sogar die Hauptursache für einen Brand sein können. Dieses Risiko wird mehr als verdoppelt, da Systeme verschiedener Hersteller (Hersteller von Modulen und Optimierern) kombiniert werden und die Steckverbinder häufig nicht genau zueinander passen.

Bezugnehmend auf diese dänische Studie verweist SMA Solar auf ihre Wechselrichter mit "SMA ShadeFix". Die Softwarelösung SMA ShadeFix stellt sicher, dass das globale Leistungsmaximum eines jeden PV-Modulstrings sicher aufgefunden und die verfügbare Energie der Module immer bestmöglich genutzt wird.

SolarEdge kritisiert Mängel in der Forschungsmethodik

SolarEdge, einer der weltweit erfolgreichsten Hersteller von Leistungsoptimierern, hat die im Mai 2019 von der Universität von Süddänemark veröffentlichte Studie über Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE) nach eigenen Angaben selbst überprüft und Mängel in der Forschungsmethodik festgestellt, die nach Meinung von SolarEdge zu einem einseitigen Bericht führen.

In einer Stellungnahme schreibt SolarEdge, dass es eine Reihe von Fragen bezüglich der Art und Weise gibt, wie die Studie durchgeführt wurde.

Die Testbedingungen in der Studie werden als "Extremszenarien" angegeben, die laut Studie "dort gewählt wurden, wo von den Optimierern der höchste Nutzen erwartet wird". Dies sei eine falsche Erwartung, und die Szenarien ließen keine Rückschlüsse auf reale PV-Anlagen zu, die auf Dächern oder auf einer Freifläche montiert sind.

SolarEdge moniert problematische Bereiche der Studie:

  • Unzureichende Testdauer: Jahreszeitliche Schwankungen werden nicht berücksichtigt, was erforderlich wäre, um die Gesamtauswirkungen von Verschattungs- oder Ausrichtungsvarianten richtig zu messen.
  • Ausschluss von Kerndaten: Daten wie Leistungsabweichungen von PV-Modulen sind von der Studie ausgeschlossen. Dies ist besonders bedenklich, da die Standard-Leistungsabweichungen (Mismatch) von PV-Modulen tatsächlich höher sind als die in den Testergebnissen angegebenen Unterschiede.
  • Selektive Datenauswahl: Der Bericht wählt einzelne Tage selektiv aus, anstatt Durchschnittswerte für die gesamte Testdauer zu verwenden, wodurch die Ergebnisse falsch darstellt werden.
  • Unzureichende Testmenge: In jedem Szenario wurden nur 14 Module pro System getestet, und in allen Szenarien wurden die gleichen Module verwendet. Diese Stichprobengröße hat nicht genügend statistische Signifikanz, um aussagekräftige Schlussfolgerungen über das Verhalten von PV-Systemen hochzurechnen.
  • Die in der Studie verwendeten Szenarien sind nicht realitätsnah oder unrealistisch: Beispielsweise wurde das Szenario mit mehreren Modulausrichtungen simuliert, indem nur ein PV-Modul in einem Strang mit einem dünnen Baumwolltuch abgedeckt wurde. Dies würde im Laufe des Tages keine unterschiedliche Einstrahlungskurve erzeugen, wie dies in der realen Welt bei einem anders ausgerichteten Modul der Fall wäre. Ein zweites Beispiel ist die Platzierung eines großen Mastes direkt vor den PV-Modulen, um Verschattung zu verursachen. Dadurch werden lediglich die Bypassdioden getestet, nicht der Mismatch auf Modulebene.

SolarEdge weist weitergehend darauf hin, dass der Wert von Leistungsoptimierern durch zahlreiche Forschungsarbeiten belegt wurde, die im Laufe der Jahre von angesehenen, professionellen und objektiven Organisationen durchgeführt wurden.

  • Das Photon Magazine führte eine unabhängige Studie durch, die zeigte, dass Leistungsoptimierer den Energieertrag sowohl in verschatteten als auch in nicht verschatteten Szenarien erhöhen.
  • Das National Renewable Energy Laboratory (NREL) hat vom PV Evolutions Lab (PVEL) eine Studie durchführen lassen, die ergab, dass das SolarEdge System die Leistung eines zuvor führenden Standardwechselrichter- und Mikrowechselrichtersystems übertrifft.
  • Eine andere kürzlich von der University of Gayle im Jahr 2019 veröffentlichte Studie bestätigte diese Ergebnisse erneut. In der Studie zeigten die Leistungsoptimierer von SolarEdge im Vergleich zu einem traditionellen Strangwechselrichter-System einen Energiegewinn von 2 % bei leichtem Schatten und bis zu 8,5 % bei stärkerer Verschattung.

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