Leistungsoptimierte Photovoltaikanlagen

Eine Photovoltaikanlage besteht in der Regel aus mehreren, in Strängen geschalteten Photovoltaikmodulen, die unter Sonneneinstrahlung Energie erzeugen.

Zur Wandlung des Stroms von Gleich- auf Wechselspannung benötigt man zudem einen Wechselrichter. In dieser Form wird die Energie im Anschluss im Haushalt verbraucht, Überschüsse werden ins Stromnetz gespeist, oder auch in Solarbatterien für spätere, regulative Verwaltung gespeichert.

optimierte Photovoltaikanlage Solaredge
Solaredge Verschattung
▼ Hier erkennt man jeweils zwei in Serie geschaltene Reihen von Modulen (2 Stränge) die parallel geschalten sind. Ist ein Modul der Reihe betroffen, affektiert dies alle Module der Serie, jedoch nicht den zweiten Strang der Parallelschaltung.

Bisher bestanden zwei verschiedene Möglichkeiten, den Wechselrichter in sein PV-Anlagensystem zu integrieren.
Die häufigste Form bildet die Installation eines traditionellen Strangwechselrichters. Hier sind die Module in Reihen geschaltet und ergeben so einen bzw. mehrere „Stränge“.
Zudem muss es sich hierbei um dieselbe Art von Modul handeln und diese müssen im exakt selben Neigungswinkel angebracht werden, um ein Optimum an Erträgen zu erbringen.
Dies führt dazu, oftmals den Platz auf dem eigenen Dach nicht optimal nutzen zu können. Gerade bei Dächern mit verschiedenen Neigungsgraden gestaltete es sich in der Vergangenheit als eher schwierig, eine PV-Anlage mit effizienter und rentabler Ertragsleistung zu planen.
Hinzu kommt, dass die Leistung jedes Moduls eingeschränkt wird, sobald einer der Sonnenkollektoren im Konstrukt der Reihenschaltung an Leistung verliert.
Jede konventionelle PV-Anlage besteht aus mehreren jeweils zusammengeschaltenen Reihen von Modulen. In Serie geschaltete Module, also Stränge, können in weiterer Folge parallel geschaltet werden, wobei jeder Strang weiterhin für sich steht.

Ist ein Modul von Verschattungen (wie etwa einem gepflanzten Baum) oder Verschmutzungen betroffen und dessen Leistung beeinträchtigt, tritt  ein Dominoeffekt auf, welcher alle, im Strang geschaltenen Module betrifft, nicht jedoch die gesamte Anlage, da jede Reihenschaltung bzw. jeder Strang für sich steht.
Die Erkennung von Problemen auf punktgenauer Modulebene gelingt aufgrund der notwendigen Zusammenschaltung nicht.
Problemfaktoren, welche die Effizienz einer Photovoltaikanlage schmälern, können zum Beispiel auch Schnee, Blätter und Vogelkot sein, welche sich auf einem Modul ablagern.

Module werden intelligent mit SolarEdge

All dies verändert und revolutioniert nun jedoch die innovative, gleichstromoptimierende Lösung aus dem Hause SolarEdge.
SolarEdge ist ein Anbieter für photovoltaische Energiegewinnungs-, Optimierungs- und Monitoringsysteme und hat sich mittlerweile in 91 Ländern etabliert.

solaredge

Waren Verschattungen in der Vergangenheit ein Faktor, welcher die Gesamtleistung der Photovoltaikanlage beeinträchtigte, so ist es mit SolarEdge nun möglich, teil-zeitliche Verschattungen partiell vom System zu trennen und so den Wirkungsgrad der restlichen Module nicht negativ zu beeinflussen.
In der Grafik erkennt man den erheblichen Unterschied sehr gut – die graue Fläche zeigt die Verschattung, die gelbe Fläche demonstriert den Bereich, der mit herkömmlichem System in Mitleidenschaft gezogen wird. Mit SolarEdge Leistungsoptimierern gelingt es, um ein vielfaches geringere Einbußen verbuchen zu müssen.

Verschattung

In der Anwendung heißt das nun konkret: Solarmodule, die Verschattungen von Bäumen oder anderen Dachflächen ausgesetzt sind, können trotzdem und mit minimaler Einsparung rentabel auf einem Dach verbaut werden.
Hier ein paar Beispiele:

SE Anlage1
Solar Edge

Ein Leistungsoptimierer wird beim Modul eingebettet oder auf dem Trägerprofil montiert. Er optimiert bzw. maximiert die Ausgangsleistung des einzelnen Solarmoduls, da er für feste Strangspannung sorgt. Er wandelt jedes konventionelle Modul in ein intelligentes, selbstständig arbeitendes System.

Durch den Einbau von Leistungsoptimierern, welcher sowohl bei neuen, als auch bei bereits bestehenden Anlagen möglich ist, gelingt es nun, durch individuelle und ungekoppelte Schaltung jedes Modul einzeln zu verwalten.
Nicht nur die Optik lässt sich so auf ein neues Level bringen, Leistungsoptimierer ermöglichen auch, dass der Energieertrag der Photovoltaikanlage durch verbesserte, maximale Ausreizung jedes einzelnen Moduls zur höchstmöglichen Leistungsabgabe gepusht wird. Jeder Optimierer ist mit dem Prinzip des MPP-Trackings ausgestattet, dem Maximum Power Point Tracking – oder zu Deutsch – einer in Echtzeit synchronisierenden Suche nach dem maximalen Leistungspunkt.  Dies eröffnet neue und revolutionäre Möglichkeiten.
SolarEdge bietet Echtzeit-Überwachung auf punktgenauer Modulebene, passt in Echtzeit den Strom und die Spannung jedes Moduls individuell an, und zeichnet in einem transparenten und informativ ersichtlichen Monitoring alle relevanten Daten ab. Diese kann man über das Smartphone oder andere internetfähige Peripherie abrufen und so seine Anlage von überall aus im Blick behalten und verwalten.

solaredge erklärt
Solaredge Verschattung
Solaredge Verschattung

Die Vorteile der SolarEdge Leistungsoptimierer:

Durch einen SolarEdge Leistungsoptimierer mit integriertem MPP-Tracking lässt sich ein sehr hoher Wirkungsgrad von max. 98,8 – 99,5 % erreichen.
Mismatch-Verluste (sprich Einschränkung der Moduleffizienz bei Ausfall eines einzelnen Moduls) werden reduziert, da nun nicht mehr der gesamte  Strang ausfällt, sondern effektiv nur die Wirkung des defekten Moduls ausbleibt.
Auch in extremen Umgebungsbedingungen ist es nun möglich, eine Photovoltaikanlage zu integrieren. Anteilige Verschattung bildet keinen Grund mehr, die Anlage anders oder nicht zu errichten, jedes Modul kann eigenregulativ vom Netz genommen, oder wieder aktiv geschalten werden. Es ist möglich, Module verschiedener Hersteller, Größen und Neigungswinkel nebeneinander zu kombinieren und zu installieren.

Die SolarEdge Leistungsoptimierer lassen sich schnell und einfach vom Installateur an jeglicher Art von Modulen oder auf dem Montagesystem der Unterkonstruktion anbringen. Um optimale Sicherheit und Schutz zu gewährleisten, ist in jeden Optimierer eine automatische Gleichspannungsabschaltung eingebaut. Diese Lösung ist mit allen aktuellen Sicherheitsbestimmungen und Richtlinien konform.

Durch das mit dem Internet verbundene SolarEdge Interface lassen sich Module nicht nur verwalten, auch alle Daten zu Spannung, Strom und Leistung sind in genauer Auffächerung und Quote auszulesen.
Die Leistungsmessung  ist in Echtzeit einzusehen und durch transparentes Monitoring lässt sich der Ertrag jedes einzelnen Moduls ermitteln. Fehler und Störungen können so rasch und auf Modulebene entdeckt und behoben werden.

Eine tagesgenaue Ertragsdarstellung lässt in grafischer Wiedergabe auftretende Verschattungssituationen erkennen. Das Monitoring ist 25 Jahre lang kostenfrei integriert und gibt nicht nur Sicherheit, dass die Anlage adäquat läuft, – durch die umgehende Ermittlung eines Ertragsärmeren oder kaputten Moduls und der damit verbundenen, sofortigen Handlungsmöglichkeit zum Wechseln eines Moduls, senkt es auch nachweislich die Betriebs- & Wartungskosten Ihrer PV-Anlage.

Monitoring Solaredge

Technische Daten zur Übersicht:

SolarEdge Leistungsoptimierer

  • integriertes MPPT (Maximum-Power-Point-Tracking) auf Ebene jedes einzelnen Moduls
  • Verbesserung des Wirkungsgrads um bis zu 25%
  • Moduldaten werden in Echtzeit übertragen und in transparentem Interface visualisiert
  • Angeschlossen an ein PV-Modul, jederzeit nachjustierbar oder bereits durch den Modulhersteller integriert
  • Steckverbinder MC4
  • IP 65 (Gen. 2); IP 68 (Gen. 3)
  • 25 Jahre Herstellergarantie

Daten und Informationen zur Übersicht:

Der SolarEdge Wechselrichter

Zugehörig zu dem System der Leistungsoptimierer, wurden von Solaredge einphasiger wie auch dreiphasige Wechselrichter entwickelt.

  • SolarEdge Wechselrichter wurden spezifisch für leistungsoptimierte Anlagen entwickelt
  • die Kommunikationshardware ist direkt integriert
  • integrierte Vorrichtung für Rundsteuerempfänger
  • vereinfachtes Design gewährleistet höchste Zuverlässigkeit bei geringeren Anschaffungskosten
  • Option auf die Abdeckung des höchsten Wirkungsgrades von über 98%
  • auch in Varianten bis -40 Grad Celcius erhältlich
Solar Edge Wechselrichter

In einem informativen Video veranschaulicht SolarEdge noch einmal die Funktionsweise des leistungsoptimierenden Systems.

Gerne informieren Sie die Mitarbeiter der Karma Werte in einem persönlichen Gespräch noch umfassender zu jeglichen Fragen im Bereich der Photovoltaik-Planung, -Montage und Umsetzung.