Einstrahlungsüberhöhung
in der Photovoltaik

Auslegung netzgekoppelter
PV-Anlagen

Handhabungsfehler
bei PV-Modulen


„Wir müssen lernen, dass die Beziehungen zwischen den
Dingen oft wichtiger sind, als die Dinge selbst.“

Frederik Vester (1925 bis 2003)


AUSLEGUNG NETZGEKOPPELTER PV-ANLAGEN

In der Photovoltaik geht es in Fachzeitschriften, auf Messen und Kongressen zumeist um Module, Wechselrichter oder Montagesysteme. Dabei wird über neue Produkte, deren Kenngrößen oder Wirkungsgrade berichtet oder es werden Geräteverbesserungen oder Komponentenfeatures thematisiert. Dazu findet man beispielsweise in den Fachzeitschriften Rubriken wie ‚Neue Produkte‘ oder eigene Bereiche mit Beschreibungen, Gegenüberstellungen und Übersichten. Informationen zum Betriebsverhalten sind schon schwerer zu finden. Das ist sehr kennzeichnend für ein Verhalten oder eine Denkweise. Betriebsverhalten ist immer auch das Verhalten einer Komponente in einem System. Eine ausgezeichnete Komponentenfunktionalität nutzt nichts wenn die Integration in das System unzureichend ist. Dabei sind es die Ergebnisse des Systems, die über die Qualität der Anlage Aussagen treffen. Die Auslegung netzgekoppelter PV-Anlagen ist keineswegs so einfach, wie es zunächst scheint. Jeder Wechselrichter besitzt auf der DC-Seite einen entsprechenden MPP-Bereich. Gleichzeitig besitzt jeder Wechselrichter Strom- und Spannungsgrenzwerte, durch die ein entsprechend möglicher Betriebsbereich der Geräte eindeutig festgelegt wird. Die PV-Module sind nun so zu einem Generator zu verschalten, dass die Betriebsbereiche der Systemkomponenten (PV-Generator und Wechselrichter) zueinander passen. Jeder Wechselrichter besitzt mit einem konkreten PV-Modul eine Vielzahl verschiedener Verschaltungsmöglichkeiten. Für jede mögliche Verschaltung können Simulationsprogramme auf Basis des Wetterprofils und der Ausrichtung und Neigung des Solargenerators das Anlagenverhalten prognostizieren und bewerten. Bei der Suche nach der Variante mit dem höchsten Ertrag oder der betriebswirtschaftlich sinnvollsten Lösung sowie bei der Detailauslegung von komplexeren PV-Anlagen können Faustformeln und Erfahrungswerte oft nicht weiterhelfen, ganz abgesehen von Aussagen zum Betriebsverhalten. Eine Anlagenauslegung und Ertragsermittlung ist, sofern man in ein Simulationsprogramm eingearbeitet ist, schnell und präzise durchzuführen. Verschiedene Varianten lassen sich durchrechnen, um die beste Lösung unter energetischen, wirtschaftlichen oder ökologischen Gesichtspunkten zu bestimmen.


Bild: Zu sehen ist der exemplarische Tagesgang einer schlecht ausgelegten netzgekoppelten PV-Anlage mit fünf Teilsystemen für einen Referenztag (im August). Deutlich zu sehen ist das Abregeln aller Wechselrichter an einem Clear Sky Tag.

Das Betriebsverhalten von Inselanlagen ist gegenüber den netzgekoppelten PV-Anlagen komplexer. Bei der Projektierung dieser Anlagen gilt es, für einen konkreten Standort (Wetterprofil) das Verhältnis der Größen von PV-Generator/ Energiespeicher/Verbraucher (Lastprofil) untereinander auszutarieren und deren Zusammenspiel gemäß der Systemspezifikation zu optimieren. Bei der Anlagenauslegung und -optimierung ist zu beachten, dass Versorgungssicherheit, Lebensdauer von Systemkomponenten (Akkumulatoren – Zyklentiefe/ Zyklenzahl) und Nutzungsgrad die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage bestimmen. Bei Inselsystemen kann eine falsche Auslegung gegebenenfalls zu funktionsunfähigen Systemen mit Totalausfall oder schnellerer Batteriealterung führen. Durch Simulationsprogramme wird das Betriebsverhalten einzelner Komponenten bzw. der Systemkonfiguration transparent, analysierbar und damit optimierbar.

AUSLEGUNG VS. SIMULATION

 
SYSTEM SIM-NETZ

 
SIZING RATIO


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