PV-Optimierer: Wann lohnt er sich und was muss ich beachten?
Die elektrische Leistung einer PV-Anlage wird durch Faktoren wie Ausrichtung, Neigungswinkel und eventuelle Verschattung beeinflusst. Werden Solarmodule in Serie geschaltet (als sogenannte Strings), bestimmt das Modul mit dem geringsten Stromfluss den Gesamtertrag dieser Reihe.
Sofern Verschattungen vorliegen, können Moduloptimierer eingesetzt werden. Diese Leistungsoptimierer arbeiten auf Modulebene und ermöglichen es, den Strom- und Spannungsarbeitspunkt der einzelnen Module unabhängig voneinander anzupassen. Dadurch lässt sich der ertragsmindernde Einfluss lokaler Verschattungen im Gesamtsystem begrenzen.
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 PV-Anlage 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.
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.
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.
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
Kann man PV-Optimierer nachrüsten?
Grundsätzlich kann man PV-Optimierer auch an bestehenden PV-Anlagen 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.
Fazit:
PV-Optimierer sind technische Komponenten, die bei komplexen Anlagenkonfigurationen eingesetzt werden. Dazu gehören Systeme mit der Belegung von mehr als zwei Dachausrichtungen, unterschiedlichen Dachneigungen, der Kombination verschiedener Modultypen oder bei dauerhafter Teilverschattung einzelner Module eines Strings.
Auf Dachflächen ohne nennenswerte Verschattung oder ohne komplexe Ausrichtungen ist der Einsatz von Moduloptimierern zur Reduzierung von Verschattungsverlusten technisch meist nicht erforderlich. Allerdings ermöglichen diese Geräte eine detaillierte Überwachung (Monitoring) der Betriebsdaten auf einzelnen Modulebene zur Identifikation von Störungen.
Bei bestehenden Anlagen tragen regelmäßige Maßnahmen wie die fachgerechte Reinigung der Moduloberflächen oder die Überprüfung der Systemkomponenten dazu bei, den ordnungsgemäßen Betrieb sowie die vorgesehene Nennleistung der Anlage aufrechtzuerhalten.
Fragen und Antworten zu PV-Optimierern