Wechselrichter Auslegungsfehler

Manchmal werden – vor allem von unerfahrenen Solarteuren die in den vorangegangenen Artikeln beschriebenen Kriterien bei der Wechselrichterauslegung nicht korrekt eingehalten. Besonders bei Nichteinhalten von Kriterium 2 bezüglich der mindestens noch zu erreichenden Gleichspannung sind solche Fehler oft nicht auf den ersten Blick zu sehen.

Wenn man zum Beispiel nicht berücksichtigt, dass die Spannung an einem Solargenerator in nicht unerheblichem Maße zurückgeht, wenn die Temperatur der Solarmodule steigt und zur Berechnung der Spannung einfach den Wert aus dem Datenblatt – der ja bekanntlich bei STC gemessen wurde – nimmt, kann es vorkommen, dass zu wenige Module in Reihe verschaltet werden und dadurch die notwendige Mindestspannung, die der Wechselrichter zur Einspeisung benötigt nicht mehr erreicht wird.

Die Spannung am Solargenerator ist den ganzen Tag über nahezu konstant. Es findet praktisch keine MPP Regelung mehr statt

Das Dumme bei diesem Auslegungsfehler ist, dass er zunächst unerkannt bleibt. Bei niedrigen Temperaturen arbeitet die Anlage sogar einwandfrei und kann weder in Ihrem Betriebsverhalten noch in ihren Energieerträgen von einer korrekt ausgelegten Anlage unterschieden werden. Auch bei sehr hohen Temperaturen, wenn das Problem schließlich auftritt ist es für den technischen Laien nicht sofort erkennbar, dass die Anlage weniger Ertrag bringt als sie eigentlich könnte. Wenn ein Wechselrichter das MPP Tracking betreibt und die Solargeneratorspannung immer weiter nach unten zieht, macht er das solange, bis plötzlich die eingespeiste Leistung kleiner wird. Wird die eingespeiste Leistung nicht kleiner zieht der Wechselrichter die Spannung bis an seine untere Einspeisegrenze, die man im Wechselrichterdatenblatt mit Udcmin oder Umppmin bezeichnet. Weiter kann der Wechselrichter nicht abregeln, daher verharrt er bei dieser Spannung. Es wird weiterhin Solarstrom eingespeist, aber natürlich nicht soviel wie eingespeist werden könnte, wenn der Wechselrichter dazu in der Lage wäre die Spannung weiter nach unten zu ziehen.

Die Fehlanpassung des Wechselrichters an den Solargenerator führt zu einer etwas zu hohen Spannung und damit zu einer Leistungsminderung

Betrachtet man den Arbeitspunkt des Solargenerators auf der Solargeneratorkennlinie, so liegt dieser dann nicht mehr – wie es eigentlich sein sollte – im MPP, sondern bei einer Spannung zwischen Umpp und der Leerlaufspannung U0. Es wird also schlicht ein Teil der möglichen Solarenergie verschenkt und in den Modulen in Wärme umgewandelt.

Zur erkennen ist ein solches Problem im Prinzip nur dann, wenn man die Ertragsdaten dieser Solarstromanlage permanent mit den Daten anderer Anlagen vergleicht und dadurch erkennt, dass die spezifischen Erträge in kWh/kWp plötzlich mit der Vergleichsanlage auseinander laufen und dass dies genau immer dann passiert, wenn es besonders heiß und damit die Modultemperatur besonders hoch ist.

Typischer Spannungsverlauf eines Solargenerators an einem heißen Sommertag: Bei zunehmender Modultemperatur sinkt die Solargeneratorspannung. Am Nachmittag bei sinkender Temperatur steigt die Spannung dann wieder

Hat man einen Datenlogger in der Anlage installiert, der neben den Leistungsdaten auch die Spannung des Solargenerators aufzeichnet, kann man das Problem auch durch die Analyse der Daten erkennen. In der gezeigten Aufzeichnung eines SolarLog (oben) erkennt man deutlich, dass sich bei der betrachteten Anlage nahezu über den ganzen Tag die Spannung am Solargenerator nicht verändert. Da die Spannung des Solargenerators in erster Linie von der Temperatur und der Anzahl der in Reihe geschalteten Module abhängt würde dies bedeuten, dass die Module sich im  Verlaufe des Tages nicht erwärmt hätten. Betrachtet man das gleiche Bild bei einer Photovoltaikanlage deren Wechselrichter genügend Regelreserve hat (Bild unten) um die Spannung auch an sehr heißen Tagen noch sicher in den MPP zu bringen erkennt man deutlich den “U-förmigen” Verlauf der Spannung. Im Laufe des Tages erwärmen sich die Module und die Spannung am Solargenerator sinkt entsprechend. In den späten Nachmittagsstunden kommt es dann wieder zu einer leichten Abkühlung, die sich sofort in einer etwas höheren Solargeneratorspannung bemerkbar macht.

Internetseiten auf denen man sich über die Erträge von Solarstromanlagen informieren kann:

SolarEnergieFörderVerein

Solare Datensysteme (SolarLog)

Sonnenertrag.eu

inek Solar AG

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