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PV-Optimierer: Verluste reduzieren und Ertrag steigern
Bei Photovoltaikanlagen kleiner und mittlerer Leistung schließen Fachhandwerker die Module üblicherweise in Reihe an. Das ist günstiger und ermöglicht es, Anlagen später einfach zu erweitern. Sind die Module unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt, kann die Reihenschaltung allerdings Nachteile mit sich bringen. Denn dann bestimmt das schwächste Glied im String die Leistung und Verluste sind die Folge. Leistungsoptimierer für PV-Anlagen gleichen diese aus und sorgen damit für einen höheren Ertrag. Wie das funktioniert und wann der Einsatz der PV-Optimierer sinnvoll ist, erklären wir in den folgenden Abschnitten.
Leistungsoptimierer für PV-Anlagen steigern solare Erträge
PV-Optimierer oder Leistungsoptimierer für PV-Anlagen sind kleine Geräte zur Steigerung der Leistung von Solarstromanlagen. Sie werden an jedem Solarpanel installiert und suchen dort nach dem Punkt der maximalen Leistung (Maximum-Power-Point oder kurz MPP). Auf diese Weise stellen die Geräte die Leistung eines jeden Moduls unabhängig von seinen Nachbarn optimal ein. Sie gleichen die Nachteile der Reihenschaltung aus und reduzieren sogenannte „Mismatching-Verluste“. Bei Letzteren handelt es sich um Leistungseinbußen, die entstehen, wenn mehrere Module unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sind. Der Fall ist das beispielsweise bei teilweiser Verschattung, Unterschieden in der Neigung oder dann, wenn verschiedene Modultypen miteinander verbunden sind.
Erklärt: Funktionsweise der Erweiterungen für Solarmodule
PV-Leistungsoptimierer haben die Funktionsweise eines DC-DC-Wechselrichters. Sie nehmen Gleichstrom von einem Modul auf, passen die Spannung an und speisen Gleichstrom zurück in den Strang. Die wichtigste Aufgabe dabei ist es, den Maximum-Power-Point (MPP) eines jeden Moduls zu finden.
PV-Modul-Optimierer suchen den MPP in jedem Photovoltaikpanel
Der MPP ergibt sich aus dem Produkt von Stromstärke sowie Spannung und hängt von den örtlichen Gegebenheiten ab. Scheint zum Beispiel die Sonne auf ein Modul, steigt dessen Stromstärke an und die Leistung nimmt zu. Erwärmt sich das Modul mit der Zeit, führt das jedoch zum Abfall der Spannung und die Leistung sinkt. PV-Optimierer gleichen diesen Spannungsabfall aus. Dazu ermitteln sie, wo der maximale Leistungspunkt jedes einzelnen Solarpanels liegt. Sie passen die Spannung mithilfe des Lastwiderstands an und steigern so die Modulleistung. Da diese auch die Leistung des gesamten Strangs beeinflusst, sorgen Photovoltaik-Optimierer insgesamt für einen höheren Ertrag.
Übrigens: Ohne die Optimierer für PV-Anlagen findet das sogenannte MPP-Tracking in der Regel im Wechselrichter statt. Da das nur zentral funktioniert, lassen sich Unterschiede in den einzelnen Modulen auf diese Weise nicht berücksichtigen.
Installation der Photovoltaik Leistungsoptimierer an jedem Modul
Die Montage der Photovoltaik-Leistungsoptimierer ist einfach und schnell erledigt. Denn die kleinen Geräte sitzen auf der Rückseite aller Module einer Solarstromanlage. Hier werden sie mit den vorhandenen Steckern verbunden, um ihren Betrieb aufzunehmen. Wichtig zu wissen ist dabei, dass die PV-Optimierer selbst Strom verbrauchen. Sie reduzieren den Ertrag um etwa ein Prozent, sorgen bei sinnvollem Einsatz aber dennoch für messbare Gewinne.
PV-Optimierer haben zahlreiche Vorteile für die Solartechnik
Ein höherer Ertrag, mehr Sicherheit im Betrieb und die Möglichkeit, die Funktion der Anlage genau zu überwachen: Der Einbau von Leistungsoptimierern für die Photovoltaik hat viele Vorteile. In der folgenden Übersicht fassen wir die wichtigsten zusammen:
- Ertrag: Ist der Einsatz der PV-Optimierer sinnvoll, können die kompakten Geräte den Ertrag der Anlage steigern. Hersteller versprechen ein Plus von bis zu 25 Prozent. Wie hoch der Mehrertrag tatsächlich ausfällt, hängt jedoch von den örtlichen Gegebenheiten ab. Sind die Voraussetzungen für die Photovoltaik günstig (wenig Verschattung, gleiche Ausrichtung etc.), ist die Wirkung eher gering.
- Transparenz: Gehen einzelne Module kaputt, dauert es häufig etwas, bis der Fehler tatsächlich auffällt und die defekten Stellen identifiziert sind. Smarte PV-Optimierer sorgen hier für Abhilfe. Sie sammeln die Leistungswerte und senden diese an Monitoring-Lösungen auf Smartphones oder im Internet. Diese überwachen die Daten und machen Leistungsabfälle in einzelnen Modulen schnell sichtbar. Auch das hilft dabei, Verluste zu reduzieren und den Ertrag auf einem höheren Niveau zu halten.
- Sicherheit: Spezielle Funktionen erhöhen die Sicherheit. Sie steigern den Schutz vor einem Brand an der Photovoltaikanlage und reduzieren das Gefahrenpotenzial für Fach- und Rettungskräfte.
- Flexibilität: Leistungsoptimierer begünstigen auch die Planung von Photovoltaikanlagen. Denn sie schaffen eine größere Flexibilität, wenn es darum geht, unterschiedliche Module miteinander zu verbinden. Auch andere Neigungswinkel oder verschattete Flächen lassen sich mit den kleinen Geräten besser in die Gesamtanlage integrieren.
Zu beachten ist allerdings, dass PV-Optimierer auch Nachteile haben. Sie führen zu höheren Installationskosten, steigern den Wartungsaufwand und sorgen für ein höheres Fehlerpotenzial in der Anlage. Hinzu kommt der Eigenstromverbrauch, der in der Regel ein Prozent des Gesamtertrags ausmacht.
Preise und sinnvolle Einsatzbereiche der Leistungsoptimierer
PV-Leistungsoptimierer haben einen Preis von 30 bis 60 Euro. Hinzu kommen Ausgaben für die Installation und die Einrichtung, sofern es sich um smarte Geräte handelt. Da Sie pro Modul einen PV-Optimierer benötigen, sind die Kosten vor allem bei kleinen und mittelgroßen Anlagen überschaubar.
PV-Optimierer sinnvoll einsetzen: Unter diesen Umständen möglich
Ob PV-Optimierer sinnvoll sind oder ob sie den Preis der Anlage unnötig in die Höhe treiben, lässt sich nicht pauschal beurteilen. Zu empfehlen sind die kompakten Elemente immer dann, wenn:
- Module unterschiedlich stark verschattet sind
- die Installation nicht mit gleicher Neigung erfolgt
- verschiedene Solarmodule zum Einsatz kommen
Unter den genannten Umständen lohnt es sich für Sie häufig auch, PV-Leistungsoptimierer nachrüsten zu lassen. Das ist in vielen Fällen möglich, setzt jedoch die Kompatibilität mit den verwendeten Modulen voraus.
Nicht geeignet sind PV-Optimierer, wenn die Voraussetzungen für die Photovoltaik sehr günstig sind. Das ist bei gleichen Modulen, gleicher Ausrichtung/Neigung und ähnlichen Verschattungsverhältnissen der Fall.
FAQ: Häufige Fragen und Antworten zu der effizienten Technik
Was ist ein PV-Optimierer und wie funktioniert er?
PV-Optimierer oder Leistungsoptimierer für die Photovoltaik sind kompakte DC-DC-Wechselrichter, die Stromstärke und Spannung von Solarmodulen überwachen. Sie suchen den maximalen Leistungspunkt (Maximum-Power-Point oder MPP) und passen die Modulspannung automatisch an, um diesen zu erreichen. Dadurch gleichen Sie Leistungsunterschiede durch örtliche Bedingungen (Verschattung, andere Neigung etc.) aus, um den Ertrag von Solarstromanlagen zu steigern.
Welche Vor- und Nachteile haben die PV-Optimierer?
Von Vorteil ist das Potenzial, den Solarertrag spürbar zu steigern. Darüber hinaus steigern die Geräte die Sicherheit. Sie informieren über die Leistungsdaten der einzelnen Module (optional je nach Gerätespezifikation) und ermöglichen es, PV-Anlagen flexibler zu planen. Nachteilig ist hingegen, dass PV-Optimierer durch ihren Preis die Investitionskosten anheben. Sie sorgen für höhere Wartungs- sowie Reparaturkosten und verbrauchen selbst etwa ein Prozent des gesamten Ertrags.
Wann sind Photovoltaik-Leistungsoptimierer sinnvoll?
Nicht erforderlich sind die Geräte, wenn die Bedingungen für eine Solarstromanlage als besonders günstig einzustufen sind. Das ist zum Beispiel bei gleichmäßigen Licht- und Installationsbedingungen der Fall. Tritt Schatten jedoch sehr unterschiedlich auf, haben Module verschiedene Neigungswinkel oder mischen Sie verschiedene Panels in einem String, sind PV-Optimierer sinnvoll.
Kann man einen PV-Leistungsoptimierer nachrüsten?
Ja, sofern die Geräte mit den Modulen kompatibel sind, lassen sich PV-Leistungsoptimierer nachrüsten. Fachhandwerker installieren die Geräte dabei in der Regel auf der Unterseite der Panels, was im Bestand mit einem gewissen Aufwand verbunden ist.
Wie hoch ist bei PV-Leistungsoptimierern der Preis?
Abhängig vom Grad der Entwicklung und von der Ausstattung gibt es die Geräte für etwa 30 bis 60 Euro. Bedenken Sie dabei, dass Sie einen PV-Optimierer pro Modul benötigen und auch der Wartungsaufwand durch die extra Technik steigt. Ob die Investition in PV-Optimierer sinnvoll ist, hängt dabei immer von den individuellen Gegebenheiten ab.
Fazit von Alexander Rosenkranz
Mit einem PV-Optimierer steigern Sie die Leistung und den Ertrag Ihrer Photovoltaikanlage um bis zu 25 Prozent. Möglich ist das allerdings nur, wenn die Bedingungen am Einsatzort nicht optimal sind. Gibt es keine Unterschiede in der Verschattung, der Neigung oder der Modulauswahl, sind die Einsparungen hingegen gering.
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