Der Kampf gegen den Schatten

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Der Wechselrichterhersteller SMA hat jetzt mit einem neuen MPP-Tracker, dem OptiTrac Global Peak, und einer Vergleichsrechnung auf einige Entwicklungen der letzten Monate reagiert. Dazu gehören sogenannte Power-Optimizer und andere alternative Konzepte, die Vorteile bei teilverschatteten Anlagen versprechen. SMA ist dabei nicht alleine. Auch andere Wechselrichterhersteller wie zum Beispiel Refu (siehe Seite 97) melden für Teilverschattungen optimierte MPP-Tracker.

Bei Teilverschattungen bricht die Leistung oft um einen deutlich größeren Prozentsatz ein, als es dem Anteil der verschatteten Fläche entspricht. Das liegt daran, dass die Module in der Reihenschaltung alle beim gleichen Arbeitspunkt betrieben werden, das verschattete Modul aber einen anderen optimalen Arbeitspunkt (englisch Maximum Power Point, kurz MPP) hat als die unverschatteten Module.

Mit einem von SMA als konventionell bezeichneten MPP-Tracker besteht die Gefahr, dass er den Arbeitspunkt eines verschatteten Moduls für den optimalen hält und den gesamten String darauf betreibt. Das ist ein sogenanntes lokales Leistungsmaximum. In diesem Fall bringen die unverschatteten Module nur einen Bruchteil der möglichen Leistung. Die SMA-Ingenieure geben an, dass eine ihrer Versuchsanlagen auf einem Schrägdach neben einer schattenwerfenden Dachgaube (Foto) nur 74 Prozent der möglichen Leistung erbringen würde, wenn sie durchgehend am lokalen statt am globalen Maximum betrieben würde. Der neue MPP-Tracker finde dagegen meistens das globale Leistungsmaximum. Er ist ab Anfang nächsten Jahres in einigen SMA-Wechselrichtern enthalten. Da es eine Softwarelösung ist, können dann auch ältere SMA-Wechselrichter nachgerüstet werden.

Dabei vollbringen die Ingenieure keine Wunder. Um den globalen Arbeitspunkt zu finden, muss sich der Global-Peak-MPP-Tracker auf die Suche nach ihm begeben. Das kostet Energie und deshalb verzichten nach SMA-Angaben die meisten erhältlichen MPP-Tracker darauf. Auch die Global-Peak-Funktion lässt sich deshalb abschalten, wenn man keine Verschattungen befürchtet. Allerdings ist der Energieverlust nach SMA-Angaben mit weniger als 0,2 Prozent nur klein und der Vorteil der Funktion groß. In dem Beispiel der Teilverschattung auf dem Schrägdach erhält man durch den Global-Peak-Suchalgorithmus statt 74 Prozent nach SMA-Angaben 99 Prozent des theoretisch möglichen Ertrages.

Vergleich mit Alternativen

Das gilt für einen Tag zu einer bestimmten Jahreszeit. Betriebswirtschaftlich zählt aber der Jahresertrag. Eine Simulationsrechnung von SMA für eine Solaranlage neben einer Dachgaube kommt zu dem Ergebnis, dass im Falle starker Verschattung, bei der 98,2 Prozent der Sonnenenergie einer unverschatteten Anlage auftreffen, der Global-Peak immer noch 97,1 Prozent der Energie heraushole. Ein konventioneller MPP-Tracker komme nur auf 81,8 Prozent, da er öfter am lokalen statt am globalen MPP arbeite.

Diese Zahlen muss man mit den Vor- und Nachteilen der alternativen Konzepte vergleichen, die dieses Jahr auf den Markt gekommen sind. Dazu gehören die Power-Optimizer von National Semiconductor (siehe photovoltaik 05/2009) und Solar Edge, bei denen jedes Modul mit einem MPP-Tracker ausgestattet ist, und Systeme, die eine Parallelverschaltung von Modulen erlauben (siehe Seite 96). Mit Power-Optimizern bekäme man für das von SMA präsentierte Beispiel zwar 100 Prozent des theoretisch möglichen Ertrages, da sie für jedes Modul den richtigen Arbeitspunkt wählen. Allerdings treten durch die zusätzlichen Bauteile auch wieder kleine Verluste und Kosten auf, die man gegenrechnen muss.

Wenn die Teilverschattung durch die Dachgaube geringer ist, weil die Solaranlage einen größeren Abstand zu ihr hat, kommt die SMA-Rechnung übrigens zu dem Ergebnis, dass auch ein konventioneller MPP-Tracker 94,6 Prozent des Ertrages bringt. Es hängt also vom Einzelfall ab, welches System sich am besten rechnet.

Auf der photovoltaik-Internetseite unter www.photovoltaik.eu/verschattung finden Sie weiteres Material zum Thema, unter anderem die Meldungen zu den erwähnten Produkten und eine Argumentation von SMA. Über die Kommentarfunktion können Sie mitdiskutieren.