PV-Optimierer: Wann lohnt er sich und was muss ich beachten?
Der Ertrag einer Photovoltaikanlage ist abhängig von vielen Faktoren: Himmelsrichtung, Neigungswinkel, Verschattung und mehr. Insbesondere Verschattungen können auch einzelne Module betreffen – und da Solarmodule meist in Reihe geschaltet sind, richtet sich die Leistung des gesamten „Strings“ nach dem schwächsten, also dem verschatteten Modul. Hier kommen PV-Optimierer ins Spiel: Sie optimieren die Leistung der einzelnen Module unabhängig voneinander und können so helfen, den Ertrag der PV-Anlage zu steigern.
Das Wichtigste zu PV-Optimierern in Kürze
- PV-Optimierer sind kleine elektrische Geräte, die die Spannung der Solarmodule auf die individuellen Situationen anpassen können, um somit den Ertrag zu maximieren. Weiter lesen
- PV-Optimierer werden an einzelnen Solarmodulen installiert und lassen somit die Leistung des Moduls im String besser ausregeln. Weiter lesen
- Die Leistungsoptimierer sind sinnvoll auf Dächern mit schwierigen Installationsbedingungen. Weiter lesen
- PV-Optimierer können den Ertrag bestimmter Photovoltaikanlagen steigern, kosten aber mehr in der Anschaffung und verbrauchen Strom. Weiter lesen
- PV-Optimierer können bei Installation an jedem Modul ein Module-Level-Monitoring bieten, also die Auswertung von bspw. Erträgen aufgelöst auf Modulebene. Weiter lesen
Was ist ein PV-Optimierer?
PV-Leistungsoptimierer sind kleine, kastenförmige Geräte, die, je nach Anbieter, an jedem einzelnen oder ausgewählten Solarmodulen installiert werden. Die Optimierer sind sogenannte DC-DC-Wandler – das heißt, sie können die Gleichspannung (DC), die das Solarmodul erzeugt, in ein höheres oder niedrigeres Spannungsniveau umwandeln.
Wie funktioniert ein PV-Leistungsoptimierer?
PV-Optimierer sind einzeln an jedem Solarmodul einer Photovoltaikanlage installiert. Der Leistungsoptimierer ermittelt laufend den optimalen Arbeitspunkt (Maximum Power Point, MPP) des Moduls und passt die ausgegebene Spannung entsprechend an. Diese wird über ein Solarkabel an den Wechselrichter weitergegeben. Ist die Leistung eines Moduls eingeschränkt, etwa durch eine vorübergehende Verschattung, beeinflusst das nicht die Leistung der anderen Module im String. So bekommt der Wechselrichter eine konstantere Spannung aus der Modul-Reihe.
Was ist der Maximum Power Point?
Und wie kann er die Erträge Ihrer PV-Anlage beeinflusst? Das erfahren Sie in unserem Beitrag MPP-Tracker.
Wann und für wen lohnen sich PV-Leistungsoptimierer?
Beim größten Teil der Dächer, die sich für Photovoltaik eignen, ist es nicht nötig, zusätzliche PV-Leistungsoptimierer an den Modulen zu installieren. Die Optimierer lohnen sich vor allem für Dächer mit eher ungünstigen Photovoltaik-Bedingungen. Das können zum Beispiel die folgenden Fälle sein:
Regelmäßige Verschattung einzelner Module
Einzelne Bäume, Schornsteine oder Nachbargebäude können eine anhaltende Verschattung einzelner Solarmodule bewirken. In solchen Fällen werden PV-Optimierer eingesetzt, um das verschattete Modul zu isolieren. So vermeidet man, dass die Spannung der anderen Module im String ebenfalls heruntergeregelt wird – und die Anlage liefert mehr Strom.
Ausrichtung der Anlage in mehrere Richtungen
Jede Solaranlage verfügt über einen Wechselrichter. Dieser wandelt nicht nur den Gleichstrom von den PV-Modulen in Wechselstrom um, er verfügt auch über einen integrierten MPP-Tracker, der die Leistung der einzelnen Strings so regelt, dass sie möglichst nah an ihrem optimalen Arbeitspunkt (MPP) arbeiten. Die Leistung und damit der MPP eines Strings variiert je nach Sonneneinstrahlung und Temperatur. In der Regel haben Wechselrichter zwei MPPT-Eingänge – das reicht für eine Anlage, bei der zwei Himmelsrichtungen mit Modulen belegt sind. Sind aber etwa die Ost-, die Süd- und die Westseite eines Daches mit Modulen belegt, wäre ein zweiter Wechselrichter erforderlich. Als Alternative kann man an den Modulen auf der dritten Dachfläche PV-Optimierer installieren. Diese steuern die Spannung der einzelnen Module, sodass ein MPP-Tracking im Wechselrichter nicht mehr nötig ist.
PV-Module mit unterschiedlichen Neigungswinkeln
Einige Dachformen wie Schleppdächer oder Walmdächer haben mehrere unterschiedliche Neigungswinkel. Wird die gesamte Dachfläche mit PV-Modulen belegt, sind daher auch die Module in einem unterschiedlichen Winkel zur Sonne ausgerichtet und können dementsprechend innerhalb eines Strings sehr unterschiedliche Leistung bringen. In solchen Fällen ist es sinnvoll, die Leistung der Module jeweils separat mit einem PV-Optimierer zu steuern, damit alle Module den größtmöglichen Ertrag liefern.
PV-Anlagen mit unterschiedlich langen Strings
Manchmal werden Solarmodule in unterschiedlich langen Strings installiert. Das ist zum Beispiel der Fall, wenn die Dachfläche dreieckig oder durch Dachfenster unterbrochen wird. Die unterschiedlich langen Strings liefern unterschiedliche Mengen Strom. Damit die Leistung der längeren Strings im Wechselrichter nicht an die der kürzeren Strings angeglichen wird, kann man PV-Optimierer an den Modulen anbringen, um jedes Modul individuell zu steuern.
Zusätzliche Sicherheit bei Störfällen
In sehr seltenen Ausnahmefällen können Solarmodule auf dem Dach überhitzen oder sogar Feuer fangen. Geschieht dies, können PV-Optimierer zusätzliche Sicherheit bieten, da sie automatisch die Spannung des betroffenen Moduls reduzieren und die Wartung bzw. das Löschen des Moduls erleichtern.
Überwachung von Stromerträgen und Modulfunktion
PV-Leistungsoptimierer sind moderne Steuerelemente, die die Leistung der PV-Module nicht nur erfassen, sondern diese auch per Software an die Anlagenbesitzer übermitteln können. So haben Sie ganz genau im Blick, welches Modul welche Erträge liefert – und merken schnell, wenn ein Modul ausgefallen ist.
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Vorteile und Nachteile von PV-Optimierern
Vorteile von PV-Optimierern
- Optimierte Photovoltaikleistung für Dächer mit ungünstigen Bedingungen
- Mehr Sicherheit bei Bränden und anderen Störfällen, da die PV-Optimierer die Leistung der Module automatisch herunterregeln
- Mehr Überblick über die Leistung der PV-Anlage und der einzelnen Module
- Werden PV-Optimierer eingesetzt, kann ein kleinerer Wechselrichter installiert werden
Nachteile von PV-Optimierern
- Zusätzliche Kosten für Anschaffung und Installation
- Mehrerträge lassen sich im Vorfeld nicht konkret berechnen
- Erhöhter Reparatur- und Wartungsaufwand möglich
- Leistungsoptimierer verbrauchen Strom – daher kein Gewinn bei geringen PV-Mehrerträgen
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Kann man PV-Optimierer nachrüsten?
Grundsätzlich kann man PV-Optimierer auch an bestehenden Photovoltaikanlagen nachrüsten. Allerdings sollten Sie sich dazu im Vorfeld professionell beraten lassen, da die Leistungsoptimierer sowohl mit den Solarmodulen als auch mit dem Wechselrichter kompatibel sein müssen. Zudem gilt vorher genau zu prüfen, welche Module einer Anlage überhaupt Leistungsoptimierer benötigen. Nicht zuletzt spielt das Alter der PV-Anlage eine Rolle. PV-Optimierer sind relativ teuer, sodass sich das Nachrüsten an älteren Anlagen finanziell eventuell nicht mehr rechnet.
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Fazit: PV-Optimierer ja oder nein?
PV-Optimierer sind eine relativ neue Technologie, die bei schwierigen Installationsbedingungen helfen kann, den Ertrag einer Anlage zu steigern. Das ist zum Beispiel dann der Fall, wenn mehr als zwei Dachseiten mit Modulen belegt sind, wenn unterschiedliche Dachneigungen belegt oder verschiedene Modultypen kombiniert werden. Auch wenn einzelne Module eines Strings dauerhaft verschattet sind, können sich PV-Optimierer lohnen.
Bei „normalen“ Dächern – also auf herkömmlichen Satteldächern ohne größere Verschattungen oder Unterbrechungen der Dachfläche – bringt die Installation von PV-Optimierern in der Regel keinen Vorteil zur Ertragssteigerung. Wer sich jedoch eine modulgenaue Überwachung von Erträgen und eventuellen Störungen wünscht, kommt auch hier bisher nicht um die Installation von Optimierern an jedem einzelnen PV-Modul herum.
Neben PV-Optimierern gibt es aber auch andere Möglichkeiten, den Ertrag der eigenen PV-Anlage zu steigern. Das beginnt bei der Auswahl der passenden Solarmodul-Größe und des entsprechenden PV-Wechselrichters. Insgesamt sollte jede Photovoltaikanlage individuell geplant und auf Ihr Haus sowie Ihren Verbrauch abgestimmt werden – wie das geht, erfahren Sie in unserem Beitrag Solaranlage berechnen. Bei bestehenden Anlagen kann die Photovoltaik-Reinigung zur Leistungssteigerung beitragen, ebenso wie Maßnahmen, um den PV-Ertrag im Winter zu optimieren.
Fragen und Antworten zu PV-Optimierern
Fragen und Antworten zu PV-Optimierern
Die Kosten für die PV-Optimierer hängen davon ab, wie viele Solarmodule Sie mit Optimierern ausstatten möchten und ob Sie diese von Anfang an oder nachträglich installieren lassen. Pro kWp Photovoltaikleistung fangen die Kosten für Anschaffung und Einbau bei 100 Euro an und können bis 200 Euro erreichen.
Ein Maximum Power Point Tracker (MPP-Tracker) ist heute meist ein fester Bestandteil des Wechselrichters. Er sucht jeweils den optimalen Arbeitspunkt des gesamten Strings – also den Punkt, an dem das Produkt aus Spannung und Stromstärke am höchsten ist. PV-Optimierer dagegen suchen den optimalen Arbeitspunkt eines einzelnen Solarmoduls. Sie sind keine Wechselrichter, sondern sogenannte DC-DC-Wandler – das heißt, sie wandeln die eingehende Gleichspannung in Gleichspannung eines anderen Niveaus um. In vielen Fällen ist ein MPP-Tracking am Wechselrichter nicht mehr nötig, wenn in bestimmten Strings PV-Optimierer eingesetzt werden.
PV-Optimierer steigern nicht grundsätzlich die Leistung einer Photovoltaikanlage. Vielmehr können sie den Ertrag steigern, wenn dieser durch ungünstige Installationsbedingungen nach unten geregelt wird – etwa, weil einzelne Module eines Strings permanent durch Bäume verschattet sind oder weil die Module in unterschiedlichem Neigungswinkel zur Sonne stehen. In jedem Fall sollten Sie sich von einem Fachbetrieb beraten lassen, ob PV-Optimierer für Ihre Anlage eine Leistungssteigerung bewirken können.
PV-Optimierer sind eine relativ neue Technologie, daher gibt es kaum langfristige Erfahrungswerte für ihren Einsatz. Die Hersteller geben die Lebensdauer von PV-Optimierern meist mit 20–25 Jahren an, also etwas kürzer als die angenommene Lebensdauer moderner Photovoltaikanlagen.
Modulwechselrichter, auch Mikrowechselrichter genannt, werden genau wie PV-Optimierer an einzelnen Modulen installiert, um deren optimalen Arbeitspunkt zu steuern. Beide Geräte können dazu beitragen, die Leistung der Anlage insgesamt zu steigern. Der wesentliche Unterschied zwischen PV-Optimierern und Modulwechselrichtern liegt aber darin, dass es sich bei PV-Optimierern um DC-DC-Wandler handelt, während Modulwechselrichter DC-AC-Wandler sind – das heißt, sie wandeln den Gleichstrom direkt am Modul in Wechselstrom um.
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