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Planung und Installation

Leistungsoptimierer - Hohe Erträge auch bei Verschattung

Leistungsoptimierer können den Ertrag einer Anlage um bis zu 25% steigern. Sie werden insbesondere bei verschatteten Anlagen eingesetzt. Wir erklären wie ein Leistungsoptimierer funktioniert und stellen die bekannten Leistungsoptimierer von Solaredge und Tigo vor.

Was ist ein Leistungsoptimierer?

Ein Leistungsoptimierer überwacht die Leistung eines einzelnen Solarmoduls und sorgt dafür, dass es den optimalen Maximum Power Point (MPP) erreicht.

Maximum Power Point

Der Maximum Power Point (MPP) ist der Punkt, an dem ein Photovoltaikmodul seine maximale Leistung erzielt. Die elektrische Leistung eines Photovoltaikmoduls berechnet sich aus dem Produkt von Strom und Spannung. Änderungen der Sonneneinstrahlung und der Modultemperatur wirken sich auf Strom und Spannung aus und verändern den MPP beständig. Steigt etwa die Sonneneinstrahlung, so steigt auch die Stromstärke im Modul. Daher hat jedes Modul einen anderen MPP, der sich zudem permanent verändern kann. Möchte man Höchstleistungen mit der Photovoltaikanlage erzielen, ist die Überwachung des MPP`s jedes Moduls sinnvoll.

Leistungsoptimierer sind DC-DC-Wandler, das heißt sie wandeln den in den Modulen erzeugten Gleichstrom in Gleichstrom mit einer anderen Spannung um. Sie werden meist verwendet, wenn Module in einem String geschaltet sind, jedoch ungleiche Erträge erzielen. Normalerweise ist die Verschaltung von Modulen zu einem String unproblematisch. Denn sind alle Module nach Süden ausgerichtet und unverschattet, erzielen sie zumeist ähnliche Erträge und der MPP kann zentral über einen String-Wechselrichter geregelt werden. Ist ein Modul des Strings jedoch anders ausgerichtet oder verschattet, wirkt sich die Verschattung des Moduls auch auf die anderen Module einer Reihe aus, denn, das schwächste Modul bestimmt die Leistung im gesamten String. Anschaulich wird dies, wenn man sich einen Wasserschlauch mit einem Knick vorstellt. Der Knick limitiert den Wasserfluss im gesamten Schlauch. 

Findet die Auswahl des Leistungsoptimums (MPP) hingegen nicht mehr am Wechselrichter sondern durch einen Leistungsoptimierer am einzelnen Modul statt, erzielt nur noch das verschattete Modul eine geringere Leistung, denn der Leistungsoptimierer sorgt dafür, dass alle Module im String mit ihrer maximalen Leistung zur Gesamtleistung beitragen. Der Knick im Schlauch wird sozusagen durch ein Rohr überbrückt.

Wann lohnt sich ein Leistungsoptimierer?

Verschattung

Ein Leistungsoptimierer lohnt sich vor allem, wenn die Verschattung durch schattenwerfende Objekte im Tagesverlauf über die gesamte Anlage wandert. Ist die Verschattung jahreszeitbedingt, können verschattete und unverschattete Module auch separat verschaltet werden und ein Leistungsoptimierer ist nicht unbedingt nötig. Am effektivsten arbeiten Leistungsoptimierer, wenn die Verschattung durch horizontale Schatten oder durch Schattenwürfe von Masten entsteht.

Unterschiedliche Modulneigungen

Ähnlich wie eine Verschattung eines Moduls, führen auch unterschiedliche Aufständerungswinkel zu unterschiedlichen Erträgen. Auch hier hilft ein Leistungsoptimierer, der den Maximum Power Point für jedes Modul separat regelt. 

Unterschiedliche Modultypen

Werden in Ihrer Anlage unterschiedliche Module eingesetzt, erbringen diese andere Leistungen und degradieren auch anders. Ein Leistungsoptimierer sorgt dafür, dass die Module trotz Ihres unterschiedlichen MPP`s zu einem String verschaltet werden können.

Ungleiche Stringlängen

Leistungsoptimierer regulieren die String-Spannung auf gleichbleibendem Niveau unabhängig von der Stringlänge. Somit sind sie ideal für den Einsatz bei Photovoltaikanlagen bei denen Strings mit unterschiedlichen Längen zusammengeschaltet werden.

Ertragsüberwachung

Leistungsoptimierer sind vor allem für kleine und mittlere Photovoltaikanlagen eine sinnvolle Möglichkeit der Ertragsüberwachung, denn hier kommt es insbesondere auf die Leistung jedes einzelnen Moduls an. Zudem haben diese Anlagen häufiger mit suboptimalen Standortbedingungen wie Verschattung zu kämpfen.

Achtung: Leistungsoptimierer sollten nur eingesetzt werden, wenn sie einen Mehrwert bieten!

Ist Ihr Dach nicht verschattet, nur mit einer Sorte von gleich ausgerichteten Modulen belegt und auch die Stringlängen sind gleich, lohnt ein Leistungsoptimierer in der Regel nicht, da er keine Verbesserung der Anlagenleistung bewirken kann. Im Gegenteil, er verschlechtert sogar die Wirtschaftlichkeit der Anlage leicht, denn er erhöht die Anschaffungskosten und benötigt zum Betrieb Energie.

Bekannte Hersteller von Leistungsoptimierern

Die bekanntesten Hersteller von Leistungsoptimierern sind Solaredge und Tigo. Wegatech lässt Kunden die Wahl und installiert sowohl Anlagen mit Leistungsoptimierern von Solaredge, als auch Anlagen mit Tigo-Leistungsoptimierern.

Solaredge

Solaredge ist ein israelischer Hersteller von Leistungsoptimierern, Wechselrichtern und Monitoring-Lösungen für Photovoltaikanlagen. Die Solaredge Leistungsoptimierer sind insbesondere auf einen Einsatz mit Solaredge Wechselrichtern abgestimmt und können mit allen gängigen Modultypen kombiniert werden. Auch Dünnschichtmodule sind kompatibel. Das Maximum Power Point Tracking (MPPT) erfolgt bei Solaredge Wechselrichtern pro Modul. 

Mit den Leistungsoptimierern kann ein Wirkungsgrad von 99,5% erzielt werden. Ein weiterer Vorteil der Leistungsoptimierer ist, dass Sie mit nur einer einzigen Schraube installiert werden. Das spart Zeit bei der Installation der Photovoltaikanlage. Zudem halten Solaredge Leistungsoptimierer auch extremen Umgebungsbedingungen stand. Die Garantiezeit beträgt 25 Jahre.

Tigo (Energy)

Tigo ist ein 2007 gegründetes Unternehmen aus dem Silicon Valley, das seine Leistungsoptimierer in Kooperation mit SMA vertreibt. Die wichtigste Innovation von Tigo ist die intelligente und modulare TS4 Plattform für Leistungsoptimierer. Die TS4 Plattform ermöglicht es für jedes Modul individuelle Optionen einzustellen, von Monitoring, über Sicherheitschecks bis hin zur Maximierung der Solarerträge. Ein weiterer Vorteil: nicht alle Module müssen mit einem Leistungsoptimierer ausgerüstet werden, sondern nur betroffene Module ( z.B. bei Verschattung). Das führt zu niedrigen Investitionskosten und einer vereinfachten Installation. Die Tigo UHD-Core Technologie schließlich ermöglicht einen Wirkungsgrad von bis zu 99%.

Tigo bietet Kunden zudem ein Webportal mit Überwachung auf Modulebene. Mit Tigo Skill, können Anlagenbesitzer ihre Anlage sogar mit Alexa verbinden und sich per Sprach- steuerung nach der aktuellen Produktion ihrer Photovoltaikanlage erkundigen.

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