Wechselrichter-Algorithmen für eine bestmögliche Solaranlagen-Leistung

Autor/Redakteur: German Lewizki, Senior Consultant bei Sunbeam Communications/gg

Eine Solarstromanlage liefert nur dann bestmögliche Erträge, wenn ihre Photovoltaik-Module fehlerfrei funktionieren und frei von Verunreinigungen sind. Darüber hinaus sollten Modulverschattungen durch eine sorgfältige Planung und Installation der Anlage vermieden werden. Soweit die Theorie. Die Praxis sieht jedoch oft anders aus: Insbesondere Dachgauben oder andere Aufbauten sowie Bäume und Gebäude in der Umgebung der PV-Anlage sorgen häufig für zeitweisen Schattenwurf. Zusätzlich können die Module mit der Zeit verschmutzen.

Bild: Katek

All diese Fremdeinflüsse wirken sich negativ auf die Effizienz der PV-Anlage aus. Die Folge sind Ertragseinbußen. Um diese möglichst gering zu halten, hat der Elektronikdienstleister Katek für seine Wechselrichter der Marke Steca spezielle Algorithmen entwickelt.

Geringere Erträge durch suboptimalen Maximum Power Point

Einzelne Photovoltaik-Module besitzen eine eindeutige Strom-Spannungs-Kennlinie mit einem klar definierten Leistungsmaximum. Das gilt auch bei einer Kombination von mehreren PV-Modulen zu einem PV-String: Ein klassischer, fehlerfreier und unverschatteter PV-String hat ebenfalls nur ein eindeutiges Leistungsmaximum. Dieses wird auch als MPP („Maximum Power Point“) bezeichnet. Der MPP des Strings ist jedoch nicht statisch: er verändert sich je nach Sonneneinstrahlung und Modultemperatur. Daher werden in Wechselrichtern MPP-Tracker (MPPT) eingesetzt, um das jeweilige Leistungsmaximum des Strings zu finden und dadurch den Energiegewinn aus der Anlage zu optimieren.

Abbildung eins zeigt eine klassische, simulierte Kennlinie eines unverschatteten PV-Strings, mit nur einem eindeutigen Leistungsmaximum. Um solch einen MPP zu finden, bewegt sich der MPP-Tracker auf der Kennlinie des Strings immer in Richtung einer Leistungszunahme. Sobald der Tracker an diesem Punkt angekommen ist, stellt er bei Bewegung auf der Kennlinie nur noch eine Leistungsabnahme fest. Der Tracker hat somit den Maximum Power Point gefunden und der String erzeugt die maximal mögliche Leistung bei den aktuellen Witterungsbedingungen.

Abbildung 1: Modulkennlinie eines simulierten unbeschatteten PV-Strings (Grafik: Katek)

Liegen jedoch Teile des Strings im Schatten oder treten Verschmutzungen beziehungsweise Moduldefekte auf, besitzt der PV-String nicht nur einen, sondern gleich mehrere Maximum Power Points. Dabei wird zwischen einem oder mehreren lokalen Maxima („lokaler MPP“) und einem globalen Maximum („globaler MPP“) unterschieden.