Plausibilitätsprüfung der Modulverschaltung
Die beiden zentralen Komponenten einer Photovoltaikanlage sind die Solarmodule und der Wechselrichter. Der Wechselrichter sorgt dabei dafür, dass die von den Photovoltaik-Modulen gelieferte Gleichspannung in die netzübliche Wechselspannung gewandelt wird. Dabei gibt es unterschiedliche Konzepte, wie man die Solarmodule mit dem Wechselrichter verschalten kann. Die verschiedenen Schaltkonzepte wirken sich unmittelbar auf den Ertrag aus. Bei der Planung einer PV-Anlage wird es daher auf jeden Fall zu der Frage kommen nach der perfekten Modulverschaltung.
Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.
Häufige Probleme bei der Modulverschaltung
Leider bildet die Theorie nicht immer auch die Praxis ab: Beim Bau von neuen PV-Anlagen wird oft nicht die geplante Modulverschaltung umgesetzt. Das kann verschiedene Gründe haben, entweder sollen Kosten gespart werden, die Arbeiten vor Ort vereinfacht werden oder andere Umstände führen zu einer Änderung. Diese Anpassungen werden häufig nicht in den Anlagendokumentationen angepasst. Dadurch sind Ertragsvergleiche zwischen kombinierten String-Bündeln nicht mehr möglich und Ausfälle von einzelnen Strings eines Bündels werden schwer zu erkennen. Ein korrektes Ertrags-Benchmarking der Strings ist ebenfalls erschwert, da die Anzahl der Module nicht korrekt bekannt ist.
In der Anlagendokumentation wird manchmal lediglich die Wechselrichternummer angegeben und keine Seriennummer oder Bus-ID (Fehlender Kommunikationsplan). Passt man bei der Einrichtung des Datenloggers die Namen der Wechselrichter nicht an die der Dokumentation an, ist es für den Betriebsführer nur mit viel Aufwand und in einigen Fällen sogar gar nicht möglich, die Anlagenkonfiguration im Monitoring-Portal zu hinterlegen.
Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagen werden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.
So prüfen Sie die Verschaltung der PV-Module
Folgend wird beschrieben, wie man die Verschaltung der PV-Module an einem Wechselrichter am Monitor überprüfen kann, sobald die Daten aus der Anlagen-Dokumentation in die Monitoring-Software eingepflegt wurden. Beispielhaft zeigen wir Ihnen diese Plausibilitätsprüfung bei einem Wechselrichter mit zwei MPP-Trackern.
Wussten Sie:
Der Maximum Power Point (MPP) eines PV-Moduls beziehungsweise eines Strings ist der Punkt der Strom-Spannungs-Kennlinie, an dem das PV-Modul die höchste Leistung erbringt. Dieser ist von der Sonneneinstrahlung, der Temperatur und individuellen Moduleigenschaften abhängig und sich ändert sich somit ständig. Moderne Wechselrichter haben mehrere MPP Tracker und können so für mehrere Strings unabhängig den jeweils optimalen Betriebspunkt erreichen. So können Strings mit unterschiedlichen Ausrichtungen oder Moduleigenschaften in einem Wechselrichter kombiniert werden.
Verschaltung der PV-Module laut Anlagendokumentation
Modultyp: Polykristalline 260 W Module
- MPP-Tracker A: 4 PV-Strings mit je 20 Modulen
- MPP-Tracker B: 1 PV-Strings mit je 16 Modulen
Daraus resultierende Gesamtanzahl der Module: 96
Durchführung der Plausibilitätsprüfung
Mittels der spezifischen DC-Leistung der MPP-Tracker kann man nun an sonnigen Tagen überprüfen, ob die hinterlegten Leistungen realistisch sind. In der Regel sollte kein Wert über 1 kW/kWp liegen. In Abbildung 1 fällt sofort auf, dass die spezifische DC-Leistung von MPP B deutlich über 1 kW/kWp liegt und die spezifische DC-Leistung von MPP A gerade mal einen Maximalwert von 0,33 kW/kWp erreicht. Dies ist ein Anzeichen dafür, dass an MPP B deutlich mehr und an MPP A dementsprechend weniger Module angeschlossen sind als dokumentiert ist.
Tritt dieses Fehlerbild auf, kann man anhand der DC-Strom- und DC-Spannungswerte die Konfiguration prüfen. Dies wird in dem Artikel „Prüfung der Anlagenkonfiguration am Monitor: PV-Stringanzahl und PV-Stringlänge“ detailliert beschrieben.
