Die Investition in eine Photovoltaik-Anlage (PV) ist eine gute Möglichkeit, Ihre Energierechnungen zu senken und Ihre Abhängigkeit vom Stromnetz zu verringern. Solaranlagen haben in der Regel eine Lebensdauer von mehr als 25 Jahren. Daher ist es wichtig, Möglichkeiten zur Maximierung der Leistung des Systems zu prüfen, um die Rendite Ihrer Investition zu maximieren.
Eine Möglichkeit, die Leistung Ihrer PV-Solaranlage zu maximieren, ist die Installation von Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE). MLPE wird an der Rückseite jedes Solarmoduls (in der Solarbranche auch als Modul bezeichnet) angeschlossen und bietet viele verschiedene Funktionen wie Schnellabschaltung zur Sicherheit, Überwachung auf Modulebene und Optimierung. In diesem Blog geht es vor allem um die Optimierungsfunktionen und insbesondere darum, was sie leisten und wie nützlich sie sind.
Was sind Optimierer?
Der Begriff "Optimierer" wird oft synonym mit MLPE verwendet, aber sie sind eine Untergruppe von MLPE, die eine ganz bestimmte Funktion haben: Sie reduzieren die Auswirkungen von Schatten oder Fehlanpassungen auf Ihre Solaranlage.
Laut dem US-amerikanischen National Renewable Energy Laboratory (NREL) können Teilabschattungen bei Wohngebäuden zu jährlichen Leistungsverlusten von 10-20 % oder mehr führen. Weiter heißt es bei NREL: "Es hat sich gezeigt, dass Leistungselektronik auf Modulebene, wie z. B. Mikrowechselrichter oder DC-Leistungsoptimierer, die Fehlanpassung in Systemen reduzieren und 30-40 % der durch Teilabschattung verlorenen Leistung zurückgewinnen können." Im Grunde genommen helfen Optimierer also dabei, die Energie zurückzugewinnen, die andernfalls aufgrund von Abschattungen verloren gegangen wäre.
Es gibt viele Ursachen für Schattierungen
Laut Aurora Solar, einem führenden Anbieter von Solardesignsoftware, gilt: "Wann immer eine Zelle oder ein Paneel aufgrund eines schattigen Hindernisses kein Sonnenlicht erhält, verringert sich die von diesem Solarabschnitt erzeugte Strommenge... Solche Hindernisse können aus einer Vielzahl von Quellen stammen:
- Objekte in der Nähe, wie Bäume, Antennen oder Masten
- "Selbstabschattung" durch andere PV-Paneelreihen
- Abschattung des Horizonts durch das den Aufstellungsort umgebende Terrain
- Andere Faktoren wie die Ausrichtung der Platten, Verschmutzung oder unterschiedliche Alterung".
Die meisten Dächer von Wohnhäusern und viele gewerbliche Gebäude sind in irgendeiner Form verschattet. Aber auch ohne Verschattung kann es durch Verschmutzung und unterschiedliche Degradationsraten der Solarmodule zu Fehlanpassungen kommen. In diesem Whitepaper erfahren Sie mehr über die anderen Ursachen von Mismatch und wie es dazu kommt.
Wie reduzieren Optimierer die Auswirkungen der Abschattung?
Wenn eine Solarzelle verschattet ist, wird der Strom durch den gesamten String reduziert", so Aurora. Dies ist von Bedeutung, da jede Zelle im Zellstrang mit dem von der verschatteten Zelle eingestellten Strom arbeiten muss. Dadurch wird verhindert, dass die nicht beschatteten Zellen mit maximaler Leistung arbeiten.... Es stimmt also, dass schon eine geringe Beschattung die Leistung eines Solarmoduls erheblich beeinflussen kann."
Solarmodule werden in der Regel in Reihe installiert (in einer Kette direkt miteinander verbunden), und der gesamte Strang wird mit demselben elektrischen Strom betrieben. Wenn ein Paneel Schatten oder eine Fehlanpassung hat, kann dies den Strom - und damit die elektrische Leistung - des gesamten Strangs von Paneelen verringern.
Optimierer gleichen die Fehlanpassung aus, indem sie Ströme und Spannungen überwachen und bei Bedarf anpassen. Durch die ständige Überwachung der Spannung und des Stroms, die zwischen den einzelnen Modulen übertragen werden, können die Optimierer die durchschnittliche Rate und Menge, mit der die Solarmodule Energie erzeugen, ermitteln. Wenn sie eine Änderung der Spannung oder des Stroms feststellen, die durch eine Fehlanpassung verursacht wird, passen sie sich automatisch an, um sicherzustellen, dass jedes Modul mit dem maximalen Leistungspotenzial des Strings arbeitet.
Optimierer in Aktion
Werfen wir einen Blick auf eine Fallstudie, um zu sehen, wie Optimierer in der Praxis funktionieren. Hier bei Tigo bieten wir Optimierer an, die als Paket auch über Überwachungs- und Schnellabschaltfunktionen auf Modulebene verfügen. So können Systembesitzer einen Überblick über die Leistung ihres Systems erhalten, um sicherzustellen, dass alles ordnungsgemäß funktioniert, und dank der eingebauten Sicherheitsfunktionen beruhigt sein.
Ein Hausbesitzer in San Jose, Kalifornien, verfügte über eine PV-Anlage ohne Überwachung auf Modulebene, Schnellabschaltung oder Optimierung und wollte eine Aufrüstung, um die Stromerzeugung aufgrund der Abschattung der Anlage durch nahe gelegene Bäume zu erhöhen (siehe Abbildung 2). Nach dem Einbau von Tigo-Optimierern, insbesondere des TS4-A-O, in jedes der Solarmodule war der Hausbesitzer in der Lage, mehr Strom als zuvor zu erzeugen und einen besseren Überblick über sein System zu haben. Um den Hauseigentümer zu zitieren,
"Meine PV-Anlage wurde ursprünglich im Jahr 2009 installiert, und das Hinzufügen von Tigo-Optimierern zu meinem System im Jahr 2017 war eine große Verbesserung. Ich erhalte im Durchschnitt mehr als 5 % mehr Leistung pro Jahr. Ich kann auch sehen, wann die Solarmodule gereinigt werden müssen, und sehe sofort die Ergebnisse jeder Reinigung. Ich erhalte interessante monatliche Berichte, die zeigen, welche Solarmodule die meiste und welche die wenigste Energie produzieren."
Sehen Sie sich die vollständige Fallstudie hier an. Um die Leistung des Systems im Haus dieses Hausbesitzers live zu sehen, sehen Sie sich die Demo aufEnergy Intelligence an.
Wie Tigo-Optimierer funktionieren
Wenn Sie sich das Balkendiagramm in der Demo oder in Abbildung 3 ansehen, sind die grünen Spitzen die zurückgewonnene Energie, die durch Tigo-Optimierer ermöglicht wird. Tigo ist der einzige große MLPE-Anbieter, der seinen Kunden den zusätzlichen Strom anzeigt, der durch seine Optimierungstechnologie ermöglicht wird.
Tigo analysierte Zehntausende von Anlagen mit installierten Optimierern, und die Optimierer verbesserten die Solarproduktion um durchschnittlich 6,6 %. Bei einer 10-Kilowatt (kW)-Anlage würde dies 1.156 kWh mehr Strom erzeugen und über die 25-jährige Lebensdauer des Projekts mehr als 6.000 $ einsparen (unter der Annahme, dass die Strompreise bei 0,18 $/kWh liegen und um 3 % pro Jahr steigen). Weitere Informationen über Reclaimed Energy finden Sie in dieser Fallstudie.
Zusammenfassung
Optimierer sind eine sehr beliebte Komponente von Aufdach-Solarsystemen, um die Energieproduktion zu steigern und die Kosten für Ihre Stromrechnung zu senken. Für jedes Haus ist die Investition in Optimierer eine einfache Möglichkeit, die Sicherheitsvorschriften zu erfüllen, die Überwachung auf Modulebene zu ermöglichen und die Energieproduktion des Systems zu maximieren.
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Referenzen
https://www.nrel.gov/docs/fy15osti/63765.pdf
https://www.aurorasolar.com/blog/shading-losses-for-pv-systems-and-techniques-to-mitigate-them/
https://www.tigoenergy.com/installations/casa-h
https://ei.tigoenergy.com/p/9jSvEb1tOkhl/system/overview
Mehr erfahren
Über die Zeitachse der Solarenergie: https: //www1.eere.energy.gov/solar/pdfs/solar_timeline.pdf
Daten zur U.S.-Solarkapazität: https: //www.energy.gov/eere/solar/solar-energy-united-states
Umweltvorteile der Solarenergie: https://www.seia.org/initiatives/climate-change#:~:text=Durch%20Q2%2020%2C%20die%20U.S.,Tonnen%20von%20Kohlenstoff%20dioxid%20Emissionen
Daten zur weltweiten Solarkapazität: https: //www.nsenergybusiness.com/features/solar-power-countries-installed-capacity/
TED-Ed: Wie funktionieren Solarzellen? https://ed.ted.com/lessons/how-do-solar-panels-work-richard-komp#watch
Tarifpläne https://www.tigoenergy.com/post/blog-how-you-are-billed-for-electricity
Wie Sie Ihre Stromrechnung lesen können https://www.aurorasolar.com/blog/reading-your-electricity-bill-a-beginners-guide/
