Bringt Ihre PV-Anlage zu wenig Leistung? Ein Leitfaden zur Anwendung und Konfiguration des Optimierers

In der Praxis führen Probleme wie Beschattung, unterschiedliche Modulausrichtung und Moduldegradation häufig zu einer Verringerung der Systemleistung. Untersuchungen zeigen, dass Beschattung zu Stromerzeugungsverlusten von bis zu 70 % führen kann (Quelle ①: NREL). Insbesondere wenn ein bestimmtes Modul beschattet ist, können Strom und Leistung der gesamten Reihenschaltung erheblich abnehmen. Hier kommen Photovoltaik-Optimierer ins Spiel. Sie passen den Ausgangsstrom der betroffenen Module durch interne DC-DC-Steuerkreise an, erreichen eine Stromanpassung mit anderen Modulen und reduzieren effektiv Erzeugungsverluste aufgrund von Fehlanpassung. In diesem Artikel werden die spezifischen Anwendungsanforderungen für Photovoltaik-Optimierer in bestehenden und neuen Anlagen sowie die von ihnen bereitgestellten Lösungen ausführlich beschrieben.

Wichtige Maßnahmen zur Leistungssteigerung bestehender PV-Anlagen

Für bereits in Betrieb befindliche Photovoltaikanlagen ist die Nachrüstung mit Optimierern zweifellos eine entscheidende Modernisierungsstrategie. Diese Technologie steigert nicht nur die Systemleistung deutlich, sondern unterstützt auch den langfristig stabilen Betrieb der Anlage. Hier einige typische Anwendungsszenarien:

Nachrüstung von Altanlagen (ohne Modultausch) Bei einigen älteren Anlagen, die schon seit vielen Jahren in Betrieb sind, kommt es aufgrund von Modulalterung, Leistungseinbußen und Änderungen der Arbeitsumgebung häufig zu Leistungseinbußen. Untersuchungen zufolge kann die Stromerzeugungseffizienz alternder Module um bis zu 20 % sinken (Quelle ②: IEA), was zu schwerwiegenden Fehlanpassungsproblemen führt. Die Installation von Optimierern kann dieses Problem nicht nur lösen, sondern auch die verlorene Stromerzeugung so weit wie möglich wiederherstellen. Darüber hinaus ermöglicht die Überwachungsfunktion auf Modulebene die Echtzeitverfolgung der Modulleistung, wodurch problematische Module präzise identifiziert und Wartungszeit gespart werden können.

Retrofit von Altanlagen (Kompletter Modultausch) Normalerweise ist bei Anlagen, die vor 2018 gebaut wurden, vorgesehen, alte Module durch die neuesten zu ersetzen. Bei diesem Austausch können Änderungen der Modulabmessungen zu Verschattungen führen (siehe unten), was zu Leistungsverlusten führt. Basierend auf der Projekterfahrung von Sheng Gao können Systeme, die Optimierungstechnologie nutzen, die Gesamtstromerzeugung bei Verschattungen deutlich steigern, mit durchschnittlichen Steigerungen von 15 % oder mehr.

Größere neue Module können zu Verschattung führen

Nachrüstung Altanlagen (Teilmodultausch) Angesichts der rasanten Entwicklung der Modulherstellung stehen ältere Anlagen, wenn Module aufgrund von Schäden ausgetauscht werden müssen, häufig vor dem Dilemma, dass der ursprüngliche Hersteller nicht mehr dieselben Spezifikationen herstellt. Das einfache Ersetzen beschädigter Module durch gängige aktuelle Marktmodule kann zu Fehlanpassungsproblemen innerhalb derselben Modulreihe führen. Um diese Herausforderung zu bewältigen, ist die Nachrüstung mit Optimierern eine wirtschaftlichere und effektivere Lösung, da sie Fehlanpassungsphänomene effektiv beseitigt und die Anlageneffizienz sicherstellt.

Schattenminderung Photovoltaikanlagen haben in der Regel eine Lebensdauer von bis zu 25 Jahren. In dieser Zeit können sich die Umgebungsbedingungen ändern. Neu errichtete Gebäude, verpflanzte Bäume oder zusätzliche Dachausrüstung können zu Verschattungsproblemen für Photovoltaikmodule führen. In solchen Fällen ist der Einsatz von Optimierern besonders wichtig. Durch den Einsatz von Optimierertechnologie können die Auswirkungen der Verschattung auf die Systemleistung erheblich reduziert und die durch Verschattung verursachten Verluste ausgeglichen werden.

Optimierungskonfigurationsempfehlungen für Neuinstallationen

Für Anwender, die noch keine Photovoltaikanlage installiert haben, ist die proaktive Konfiguration von Optimierern ebenso wichtig. Bereits in der ersten Planungs- und Entwurfsphase der Anlage sollten Optimierer berücksichtigt werden, um von Anfang an eine hohe Effizienz, Stabilität und intelligente Stromerzeugungsfähigkeiten sicherzustellen. Die folgenden Szenarien eignen sich besonders für die Installation von Photovoltaik-Optimierern:

Komplexe Dachkonstruktionen Einer der Hauptfaktoren, der die Größe einer Photovoltaikanlage auf einem Dach bestimmt, ist die Ausrichtung des Daches. Module in derselben Reihe, die in zwei verschiedene Richtungen ausgerichtet sind, können zu Leistungsverlusten führen. Photovoltaik-Optimierer ermöglichen es, dass jedes Modul an seinem maximalen Leistungspunkt arbeitet, unbeeinflusst von anderen Modulen in derselben Reihe, wodurch die Dachfläche optimal genutzt wird.

Schattierungsprobleme Schatten von umliegenden Dächern können zu Stromverlusten in Photovoltaikanlagen führen. Selbst geringfügiger Schatten von Bäumen oder Freileitungen kann die Gesamtleistung der Anlage erheblich beeinträchtigen. Photovoltaik-Optimierer nutzen MPPT (Maximum Power Point Tracking) auf Modulebene, um beschattete Module unabhängig zu optimieren und so die Gesamtleistung des Systems zu verbessern.

Variable natürliche Umgebungen Auch übliche Umweltfaktoren wie Staubansammlung, Vogelkot und Schnee können die Leistung von Photovoltaikanlagen stark beeinträchtigen. Wenn sich Ihr Dach in einem Gebiet mit wechselhaften natürlichen Bedingungen befindet, kann dies zu einer Minderleistung bei der PV-Stromerzeugung führen. Die Installation von Optimierern kann diese Herausforderungen effektiv bewältigen und eine stabile Stromerzeugung gewährleisten.

Sicherheits- und Wartungsanforderungen Photovoltaikanlagen erzeugen kontinuierlich Spannung. Systeme, die im Fehlerfall oder bei Bränden keine Niederspannungs-Sicherheitsabschaltungen durchführen können, stellen ein Sicherheitsrisiko dar. Photovoltaik-Optimierer können potenzielle Risiken durch Überwachung auf Modulebene umgehend erkennen und innerhalb von 15 Sekunden eine vollständige Schnellabschaltung durchführen. Dadurch wird die Spannung auf ein sicheres Niveau gesenkt und die Sicherheit sowohl der Photovoltaikanlage als auch des Wartungspersonals gewährleistet.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Photovoltaik-Optimierer eine wichtige Rolle dabei spielen, die Leistung von Photovoltaiksystemen zu steigern, die Sicherheit zu gewährleisten und die Wartung zu erleichtern. Ob für bereits bestehende oder neue Photovoltaikanlagen, die Nachrüstung mit Optimierern ist in bestimmten Szenarien eine kluge Entscheidung.

Quellen:

① NREL PV-Leistung: https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/72399.pdf 

② IEA-Programm für Photovoltaik-Stromversorgungssysteme: https://iea-pvps.org/