Wie funktioniert ein Leistungsoptimierer?
Durch Leistungsoptimierer funktionieren die PV-Module unabhängig voneinander. Das führt unter bestimmten Umständen zu einem besseren Ertrag der Photovoltaik-Anlage. Welche Umstände das sind, klären wir im Laufe dieses Beitrags.
Typischerweise werden alle Module eines Strings in Reihe geschalten und an den Eingang des Wechselrichters angeschlossen (MPP-Tracker). Die Maximalleistung der Solaranlage richtet sich dann am schwächsten Moduls des jeweiligen Strings aus. Ein Leistungsoptimierer löst diese Reihenschaltung auf und sorgt dafür, dass die Leistung für jedes Solarmodul einzeln maximiert werden kann.
Wann ist ein Leistungsoptimierer sinnvoll?
Verschattung einzelner Module
Der wichtigste Anwendungsfall für Leistungsoptimierer ist die Verschattung der Solarmodule durch Bäume, Schornsteine etc. Befindet sich ein Modul im Schatten, produziert es weniger Strom. Bei einer Reihenschaltung hätte das Auswirkungen auf alle Module des Strings. Somit wäre die Leistung der PV-Anlage stark reduziert.
Durch Leistungsoptimierer kann das verschattete Modul „ausgeblendet“ werden. Es wird nur die Leistung des einzelnen Moduls reduziert, aber nicht des gesamten Strings. Dadurch ist die Stromproduktion der Gesamtanlage wesentlich höher.
Beispiel: An einem String hängen 10 PV-Module, welche bei guter Sonneneinstrahlung ca. 4.000 kWh Energie pro Jahr liefern. Ein Modul des Strings wird durch einen Schornstein verschattet, was die Leistung auf ca. 75 % reduziert. Der Einfachheit halber nehmen wir an, dass es sich immer um das selbe Modul handelt. In der Praxis würde die Sonne über den Tag aber wandern und immer ein anderes Modul verschatten. Außerdem wäre die Verschattungssituation natürlich generell deutlich komplexer.
Ohne Leistungsoptimierer:
4.000 kWh x 75 %
= 3.000 kWh
Mit Leistungsoptimierer:
90% x 4.000 kWh
+ 10 % x 4.000 kWh x 75 %
= 3.900 kWh
Ohne Leistungsoptimierer wird die Gesamtleistung auf 75 % reduziert und der String könnte 3.000 kWh pro Jahr liefern. Mit Leistungsoptimierer wird ja nur 1 von 10 Modulen in der Leistung reduziert. Die 9 anderen Module können weiterhin die volle Energie liefern. Somit können 3.900 kWh produziert werden. Das entspricht 30 % Mehrertrag im Vergleich zur Anlage ohne Leistungsoptimierer.
Nutzung einer 3. Dachseite
Die meisten Wechselrichter haben lediglich zwei MPPT-Eingänge. Das bedeutet, es können maximal zwei Strings angeschlossen werden. Besitzen Sie allerdings z.B. ein Walmdach und möchten Ost-, West- und Südseite belegen, dann benötigen Sie für die optimale Leistungsausbeute theoretisch noch einen 3. MPPT-Eingang. Entsprechend muss ein Zusatz-Wechselrichter installiert werden, was natürlich die Kosten in die Höhe treibt.
Die günstige Alternative ist in vielen Fällen der Einsatz von Leistungsoptimierern auf der 3. Dachseite. Die PV-Module können einzeln separiert werden und die unterschiedliche Ausrichtung spielt keine Rolle mehr. Somit sparen Sie sich den zusätzlichen Wechselrichter.
Unterschiedliche Modulneigung oder -typen
Auch innerhalb einer Dachfläche / -seite kann es zu Unterschieden bei der Leistungsausbeute kommen: Haben Sie einen Knick in der Dachfläche, besitzen die Solarmodule verschiedene Winkel zur Sonne. Hier sollten Sie Leistungsoptimierer verwenden. Ähnlich verhält es sich, wenn Sie unterschiedliche Modultypen verwenden (z.B. aufgrund einer Erweiterung).
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Nachteile von Leistungsoptimierern
Eigenverbrauch der Elektronik
Da es sich bei Leistungsoptimierern um Elektronik-Komponenten handelt, ist natürlich mit einem gewissen Eigenverbrauch zu rechnen. Manchmal wird dadurch der komplette Vorteil „aufgefressen“. Wir als Photovoltaik Portal Thüringen können das ziemlich exakt simulieren, aber häufig reicht einfach der logische Menschenverstand aus.
Grundsätzlich lässt sich festhalten: Leistungsoptimierer sollten niemals auf der gesamten Dachfläche angewendet werden. Ihr Einsatz macht nur dort Sinn, wo auch wirklich Solarmodule weniger Ertrag liefern würden. Es sollten also immer nur einzelne Module mit Leistungsoptimierern ausgestattet werden, nie pauschal ganze Modulfelder.
Mehrkosten bei der Installation
Je nach gewählten Optimierer-Modell kann man ungefähr davon ausgehen, dass ca. 150 € / kWp zusätzlich anfallen. Das entspricht in etwa 5 % Mehrkosten bezogen auf die Gesamtinvestition. Ob sich das lohnt, lässt sich nur bedingt abschätzen bzw. simulieren. Wir haben jede Menge Erfahrungswerte und beraten Sie dazu gern!
Bei unseren Anlagen werden ausschließlich Leistungsoptimierer von Tigo verbaut. Diese kann man auch selektiv einsetzen. Es muss also nicht die gesamte Dachfläche optimiert werden. Haben Sie also beispielsweise insgesamt 25 Solarmodule auf dem Dach, können Sie auch nur 10 davon mit Leistungsoptimierern ausstatten.
In der folgenden Tabelle finden Sie eine Übersicht, wie sich die Mehrkosten für Ihre Photovoltaik-Anlage entwickeln würden:
Optimierte Leistung | Mehrkosten |
|---|---|
1 kWp | 150 € |
2 kWp | 300 € |
3 kWp | 450 € |
4 kWp | 600 € |
5 kWp | 750 € |
6 kWp | 900 € |
7 kWp | 1.050 € |
8 kWp | 1.200 € |
Defekte auf dem Dach
Leistungsoptimierer werden direkt an dem jeweiligen Modul verbaut, befinden sich also auf dem Dach. Damit sind sie normalerweise schwer zugänglich und extremen Umwelteinflüssen ausgesetzt (Temperatur, Regen, Schnee etc.). Für Geräte mit sensibler Elektronik im Inneren kann man sich durchaus schönere Orte vorstellen…
Zwar haben Leistungsoptimierer in der Regel eine Garantiedauer von 25 Jahren, aber wenn wirklich mal etwas kaputt geht, wird es teuer. Die Kosten für die Arbeitsleistung übersteigt den Anschaffungspreis des neuen Geräts um ein Vielfaches.
Fazit
Leistungsoptimierer können unter bestimmten Umständen durchaus große Vorteile bringen. Dazu zählen:
- Verschattung einzelner Module
- Nutzung einer 3. Dachseite
- Unterschiedliche Modulneigung oder -typen
Trotzdem sollte man Leistungsoptimierer immer mit Bedacht einsetzen: Überall wo es nötig ist, nicht wo es möglich ist. Auf die Optimierung kompletter Modulfelder sollte man möglichst verzichten. Nutzen Sie Optimierer nur für die wirklich betroffenen Solarmodule.
Wir setzen auf Leistungsoptimierer von Tigo, welche flexibel in nahezu alle PV-Installationen integriert werden können. Sprechen Sie uns gern darauf an!
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