Die "Optimierungs-Magie" von PV-Optimizern: Woher kommt die zusätzliche Leistung?

In einem PV system, Module, die in Reihe arbeiten, sind wie eine Kette, die nacheinander verbunden ist. Wenn ein einzelnes Modul unter seiner Leistung bleibt, kann dies die Effizienz des gesamten Systems mindern. Dies ist in der Photovoltaik-Branche als der "Eimer-Effekt" bekannt – die Stromerzeugungskapazität des gesamten Systems wird oft durch das am schlechtesten performende Modul bestimmt. Der PV optimizer wurde entwickelt, um diese Einschränkung aufzuheben. Lassen Sie uns ein konkretes Modell verwenden, um dies detailliert zu erklären.

Idealszenario: Module arbeiten optimal synchron für maximale Effizienz

Stellen Sie sich eine PV-String-Konfiguration vor, die aus 6 in Reihe geschalteten Modulen besteht. In einer perfekt idealen Umgebung – ohne Verschattung, einheitliches Alterungsverhalten und abgestimmte Leistungsparameter – arbeiten alle Module effizient unter gleichen Lichtbedingungen.

Zu diesem Zeitpunkt liefert jedes Modul einen stabilen Strom von 10A (die tatsächlichen Werte können je nach Modul-Spezifikation leicht variieren) und arbeitet mit einer Spannung von 40V. Mit der Leistungsformel (Leistung = Strom × Spannung) ergibt sich die Leistungsabgabe eines einzelnen Moduls aus 10A × 40V = 400W. Da die Module in Reihe geschaltet sind, bleibt der Strom über den gesamten String hinweg konstant. Somit beträgt die Gesamtleistung der 6 Module 6 × 400W = 2400W – die bestmögliche Leistung dieses Strings unter idealen Bedingungen.

Reale Herausforderungen: Verschattung wird zur „Schwachstelle“ und verursacht erhebliche Effizienzverluste

In der Praxis bleiben PV-Anlagen jedoch selten unter idealen Bedingungen. Probleme wie Schatten durch Bäume, Gebäudeschatten, Staubschichten auf den Modulen oder lokaler Alterungsprozesse können die Leistung eines einzelnen Moduls beeinträchtigen und es zum „Schwachpunkt“ werden lassen, der das gesamte System ausbremst.

Als Beispiel: Wenn ein Modul durch Schatten abgedeckt ist, bricht sein Ausgangsstrom stark auf 5A ein. Aufgrund der Eigenschaften von Reihenschaltungen – der Strom ist überall gleich – werden die anderen 5 ordnungsgemäß funktionierenden Module gezwungen, ebenfalls mit 5A zu arbeiten. Die Leistung jedes Moduls sinkt daraufhin auf 5A × 40V = 200W, und die Gesamtleistung des gesamten Strangs fällt auf 6 × 200W = 1200W, nur die Hälfte der idealen Ausgangsleistung.

Um dies zu vermindern, sind PV-Module in der Regel mit "Bypass-Dioden" ausgestattet. Wenn ein Modul fehlfunktioniert, "bypassed" die Diode dieses (d.h. das Modul wird übersprungen), wodurch der Strom direkt durch die anderen fließen kann. In diesem Fall stoppt das umgangene Modul die Stromerzeugung, während die restlichen 5 Module mit 10A wieder normal arbeiten können, was eine Gesamtleistung von 5 × 400W = 2000W ergibt. Obwohl dies besser ist als das vorherige Szenario, geht die Leistung eines Moduls vollständig verloren, wodurch Verbesserungspotenzial bei der Systemeffizienz bleibt.

Optimierungslösung: PV Optimierer brechen Grenzen auf und reduzieren Leistungsverluste

Die Kernfunktion von SUNGOs PV optimierer besteht darin, jedem Modul zu ermöglichen, "das Beste beizutragen", ohne dass Probleme einzelner Module das gesamte System beeinflussen. Er überwacht in Echtzeit den Betriebszustand jedes Moduls und passt Spannung und Strom genau an, sodass betroffene Module möglichst viel ihrer Leistung beibehalten, ohne andere Module zu belasten.

Kehren wir zum verschatteten Szenario zurück: Das verschattete Modul liefert ursprünglich 5A bei 40V und somit insgesamt 200W. Mit einem installierten Optimierer reduziert dieser die Spannung des Moduls (von 40V auf 20V), während er den Strom erhöht (von 5A auf 10A) und somit die Leistung bei 200W hält (10A × 20V = 200W). Die anderen 5 normalen Module bleiben unbeeinflusst und arbeiten weiterhin mit 10A und 40V, um jeweils 400W zu liefern. PV durch solche gezielten Anpassungen

Optimieren Systeme effektiv den „Eimer-Effekt“ in PV-Anlagen, sodass jedes Modul unter seinen eigenen Bedingungen seinen maximalen Wert erreichen kann. Sie sind besonders geeignet für komplexe, leicht verschattete Szenarien wie Dächer oder bergige Regionen und bieten eine starke Unterstützung für die effiziente und stabile Funktion der

Schlussendlich beträgt die Gesamtleistung des Strangs 200W (verschattetes Modul) + 5 × 400W (normale Module) = 2200W. Dies sind 200W mehr als bei der Lösung mit Bypass-Diode und 1000W mehr als im nicht optimierten Fall, wodurch der Leistungsverlust durch „schwache Glieder“ deutlich reduziert wird. PV optimizer effektiv den „Eimer-Effekt“ in PV-Systemen überwunden, sodass jedes Modul unter seinen eigenen Bedingungen seinen maximalen Wert erreichen kann. Sie sind besonders geeignet für komplexe, leicht verschattete Szenarien wie Dächer oder bergige Regionen und bieten eine starke Unterstützung für die effiziente und stabile Funktion der PV systeme.