Dachneigungen variieren? Intelligente PV-Optimierer ermöglichen es jedem Modul, mit voller Kapazität zu arbeiten

Viele Haushalte oder Unternehmen können beim Installieren von Photovoltaikanlagen auf folgende Situation stoßen: Das Dach ist nicht einheitlich, sondern weist unterschiedliche Neigungswinkel auf. Beispielsweise sind einige Bereiche unter 30° geneigt, andere unter 10°. Eine solch komplexe Dachstruktur kann tatsächlich versteckte "kleine Probleme" für die Photovoltaik-Stromerzeugung mit sich bringen.

Warum haben unterschiedliche Neigungswinkel eine Auswirkung? Dies beginnt mit dem Wirkungsprinzip von Photovoltaikmodulen. Der erzeugte Strom der Photovoltaikmodule hängt direkt von der empfangenen Sonneneinstrahlungsintensität ab, und der Neigungswinkel ist ein entscheidender Faktor, der die Einstrahlungsaufnahme beeinflusst – bei einem geeigneten Winkel können die Module das Sonnenlicht effizienter nutzen; ist der Winkel jedoch zu flach oder zu steil, kann dies die Menge der aufgenommenen Einstrahlung reduzieren.

Angenommen, wir möchten den Dachraum optimal nutzen und die Photovoltaikmodule in den Bereichen mit 30° und 10° Neigung in Reihe schalten, um eine Strangschaltung zu bilden. In diesem Fall treten Probleme auf: Nehmen wir an, dass die Module mit 30° Neigung aufgrund einer stärkeren Einstrahlung einen Strom von 10A erzeugen können und ein einzelnes Modul so eine Leistung von 400W erreicht (berechnet bei einer Arbeitspannung von 40V: 40V × 10A = 400W); die Module mit 10° Neigung hingegen aufgrund geringerer Einstrahlung nur einen Strom von 8A liefern können.

Serienschaltungen haben jedoch eine Besonderheit: der Strom des gesamten Stromkreises wird durch den „Mindeststrom“ bestimmt. Anders ausgedrückt: In dieser Leiste wird der Betriebsstrom aller Module auf 8 A begrenzt, den Strom der 10°-Module. Dies zwingt die Stromerzeugung der 30°-Module zu einem „Downgrade“. Das ursprünglich 400 W starke Modul kann in diesem Fall nur noch 40 V × 8 A = 320 W abgeben. Wenn sich 8 Module in der Leiste befinden (2 mit 10°, 6 mit 30°), beträgt die Gesamtleistung der gesamten Leiste 320 W × 8 = 2560 W, und die Stromerzeugungseffizienz wird erheblich reduziert.

An dieser Stelle können intelligente PV-Optimierer eine "rettende" Rolle spielen. Durch die Installation von Optimizern an den Modulen lässt sich der Betriebszustand jedes einzelnen Moduls unabhängig regeln: Die Spannung der Module mit 10° Neigung wird reduziert, um deren Strom von 8A auf 10A zu erhöhen, während die Module mit 30° Neigung ihren ursprünglichen Strom von 10A abgeben können und eine Volllastleistung von 400W beibehalten. Als Beispiel nehmen wir den gleichen Strang mit 2 Modulen bei 10° und 6 Modulen bei 30°; die Gesamtleistung beträgt dann 320W × 2 + 400W × 6 = 3040W. Im Vergleich zu den vorherigen 2560W entspricht dies einer Wiederherstellung von 18,75 % der Leistungsverluste.