MPP-Tracker für die Photovoltaik

Dieser Artikel behandelt das Thema M wie MPP-Tracker.

Der MPP-Tracker ist Bestandteil des Wechselrichters einer Photovoltaikanlage. Er sorgt dafür, dass Solarmodule dauerhaft am maximalen Leistungspunkt (MPP für Maximum Power Point) arbeiten und möglichst viel elektrische Energie erzeugen. Nötig ist das MPP-Tracking, also die Suche nach dem optimalen Leistungspunkt, da sich die Betriebseigenschaften von Solarmodulen ständig verändern. Einflussgrößen sind unter anderem Temperaturen oder Bestrahlungsstärken. 

Solarmodule arbeiten dank MPP-Tracker effizienter
© anatoliy_gleb / Shutterstock.com

Elektronische Schaltung sorgt für hohe Leistung 

Solarmodule einer Photovoltaikanlage arbeiten nur dann mit einem hohen Wirkungsgrad, wenn das Produkt aus Stromstärke „I“ und Stromspannung „U“ am größten ist. Äußere Einflüsse sorgen allerdings dafür, dass sich beide Werte ständig verändern. So lässt eine höhere Bestrahlungsstärke beispielsweise die Stromstärke steigen. Nimmt die Temperatur der Module zu, sinkt hingegen die Spannung. Das Optimum beider Größen zu finden, ist die Aufgabe des MPP-Trackers. Dabei handelt es sich um eine elektronische Schaltung im Photovoltaik-Wechselrichter.

Die Durchführung des MPP-Trackings, also die Suche nach dem Maximum Power Point, übernimmt in der Regel ein Mikrocontroller oder ein Signalprozessor. Die Bauteile nehmen die aktuellen Betriebsdaten der Photovoltaikanlage auf und wenden verschiedene Verfahren an, um die Leistung ständig zu optimieren. Mittels Pulsweitenmodulation übergeben die kleinen Computer die Ergebnisse ihrer Berechnungen dann an Wechselrichter. Einfach beschrieben schalten sie Letzteren dabei immer wieder ein und aus, um für ein optimales Ergebnis zu sorgen.

Verschiedene Verfahren zum MPP-Tracking 

Die Suche nach dem Maximum Power Point (das MPP-Tracking) ist mit verschiedenen Verfahren möglich. Typische Beispiele sind die Methode der Spannungserhöhung, die Methode der Lastsprünge und die Methode der konstanten Spannung.

MPP-Tracking durch Spannungserhöhung

Bei diesem Verfahren erhöht der MPP-Tracker die Spannung der Solarpanels solange, bis die Leistung sinkt. An diesem Punkt hat sie ihr Maximum überschritten und der optimale Leistungspunkt ist gefunden. Da sich die äußeren Einflüsse ständig ändern, wiederholen Regler dieses Verfahren in bestimmten Zeitabständen.

Durch Lastsprünge zum optimalen Leistungspunkt

Mit der Methode der Lastsprünge passen Regler die Belastung der Solarzellen regelmäßig an. Steigt die Leistung, geht die Anpassung in der gleichen Richtung weiter, um den Maximum Power Point zu finden. Sinkt die Leistung, ändert sich die Richtung der Lastsprünge hingegen. Wurden die Module zuvor immer stärker belastet, nimmt die Last nun ab. Das Verfahren nähert sich dem optimalen Leistungspunkt dabei kontinuierlich an, erreicht diesen jedoch nie genau.

Zusammenhang von Leerlaufspannung und MPP

Arbeiten Regler nach der Methode der konstanten Spannung, beziehen sie sich auf das Verhältnis, das zwischen Leerlaufspannung und optimalem Leistungspunkt besteht. Um Letzteren zu finden, trennen MPP-Tracker die Last immer wieder von den Solarmodulen. Sie messen die Leerlaufspannung, schließen auf die erforderliche Belastungsspannung und stellen diese ein. Da das Verhältnis beider Größen von vielen Faktoren abhängt, ermitteln es die Algorithmen zunächst empirisch.

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