MPP (Maximum Power Point)
Unter dem Maximum Power Point versteht man den Betriebspunkt, an welchem die Photovoltaikmodule die höchste Leistung erzeugt. In der fachlichen Alltagssprache wird MPP häufig auch stellvertretend für den Begriff MPP-Tracker verwendet. Hier muss jedoch klar unterschieden werden: MPP bezeichnet einen bestimmten Betriebspunkt eines PV-Moduls, während ein MPP-Tracker eine zentrale Komponente einer Solaranlage ist. Dieser hat die Aufgabe, die PV-Module möglichst konstant am Maximum Power Point zu halten.
Was bedeutet MPP?
Die Abkürzung MPP steht in der Photovoltaik für Maximum Power Point. Der MPP eines Solarmoduls ergibt sich aus Produkt der Stromstärke I und der Spannung U innerhalb des Solarmoduls. Durch verschiedene Einflussfaktoren – wie beispielsweise die Temperatur oder auch die Verschattung der Module – verändert sich der MPP konstant. So steigt bei zunehmendem Lichteinfall einerseits die Stromstärke I, während durch die erhöhte Temperatur innerhalb der Solarzelle zeitgleich die Spannung U abnimmt.
Multipliziert man diese beiden Werte, erhält man die Leistung P – die beiden blauen Graphen. Die Lage des jeweiligen Maximums der Leistungskennlinie, abhängig von der Spannung U, wird mithilfe der sogenannten MPP-Kennlinie (grau) dargestellt. Entlang dieser Linie kann der MPP-Tracker nun für jeden Betriebszustand die maximal mögliche Leistung der Solaranlage ermitteln.
Der MPP im Datenblatt eines Solarmoduls
Die MPP-Daten einer Solaranlage kann man normalerweise dem Datenblatt eines Solarmoduls entnehmen. Alle Solarmodule unterliegen dabei den STC. Die Standard-Testbedingungen – abgekürzt STC nach engl. Standard Test Conditions – beschreiben ein international festgelegtes Set von Bedingungen, unter denen man photovoltaische Leistung testet. Diese Werte machen Solarmodule untereinander vergleichbar.
Standard Test Conditions (STC):
- Einstrahlung 1000W/m²
- Zellentemperatur 25°C
- Luftmasse 1,5
Was beeinflusst den Maximum Power Point?
Der Maximum Power Point ist von verschiedenen Faktoren abhängig. Wie bereits erwähnt ist er das maximale Produkt aus Spannung und Stromstärke. Ändert sich einer dieser beiden Faktoren, ändert sich somit auch der MPP. Besonders großen Einfluss haben dabei die Temperatur der Solarmodule und die Sonneneinstrahlung.
Temperatur
Die Temperatur des Solarmoduls beeinflusst die Leistung. Diese ist abhängig von der Umgebungstemperatur und entsprechend in kalten Monaten niedriger als in warmen. Bei einer erhöhten Temperatur des Moduls, sinkt die Spannung „U“ innerhalb der Solarzellen ab.
Sonneneinstrahlung
Auch die Einstrahlungsstärke beeinflusst die Leistung der Solarzellen maßgeblich. Scheint die Sonne von einem wolkenlosen Himmel, trifft mehr Strahlung auf die einzelnen Solarmodule als an einem bewölkten Tag. Doch auch im Laufe eines Tages ändert sich die Bestrahlungsstärke. So ist sie um die Mittagszeit am höchsten, zu Tagesbeginn, bzw. -ende, nimmt sie ab. Die Stromstärke „I“ steigt mit der Sonneneinstrahlung an.
Störfaktor: Teilverschattung
Ein verschattetes Modul kann nur diffuse Sonneneinstrahlung nutzen und erzeugt deutlich weniger Strom. Dies kann erhebliche Ertragsverluste zur Folge haben und wirkt sich auch auf den MPP aus. Sind in einem String beispielsweise 3 von 9 Solarmodulen verschattet, entstehen 2 Maximum Power Points. Da man einen String aber zu einem Zeitpunkt nur mit einem Strom und einer (Gesamt-)Spannung betreibenkann, muss der MPP-Tracker einen Kompromiss-Betriebspunkt finden. Kommt es zu einer Verschattung, beziehungsweise Teilverschattung einzelner Solarmodule, greift der Maximum Power Point Tracker deshalb zum sogenannten Schattenmanagement. Dabei sorgt er dafür, dass die gesamte Kurve in regelmäßigen Zeitabständen (fünf bis zehn Minuten) vom Generator überprüft wird, um den optimalen Betriebspunkt zu finden.
Wie ist sichergestellt, dass die PV-Anlage am optimalen MPP betrieben wird?
Bei modernen Photovoltaik-Anlagen wird unter anderem mit der Hilfe von MPP-Trackern sichergestellt, dass die Module am optimalen MPP betrieben wird und somit den bestmöglichen Ertrag liefert. Bei modernen Solaranlagen ist der MPP-Tracker im Wechselrichter integriert und behält durch die ständige Berechnung des Maximum Power Points die Leistung all Ihrer Solarmodule im Blick. Sie benötigen also nicht für jedes Modul einen eigenen MPP-Tracker.
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