IMPLIKATIONEN UNTERSCHIEDLICHER
STRANGLÄNGEN BEI EINEM MPPTRACKER
Relevanz von Mismatch-Verlusten und Auswirkungen auf den
Gesamtenergieertrag bei gewerblichen Photovoltaik-Anlagen
.........................................................................................................................................................................
SE_WP_Implikationen unterschiedlicher Stranglaengen_DE.docx
2/19
© Fronius International GmbH
Version V1.0 11/2021
Solar Energy
Autoren: Peter Schmidhuber, Jasmin Gross
Fronius behält sich alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung sowie der Übersetzung vor. Kein Teil des
Werkes darf in irgendeiner Form ohne schriftliche Genehmigung von Fronius reproduziert oder unter Verwendung elektrischer Systeme
gespeichert, verarbeitet, vervielfältigt oder verbreitet werden. Es wird darauf hingewiesen, dass alle Angaben in diesem Dokument trotz
sorgfältiger Bearbeitung ohne Gewähr erfolgen und eine Haftung des Autors oder von Fronius ausgeschlossen ist.
Geschlechterspezifische Formulierungen beziehen sich gleichermaßen auf die weibliche und männliche Form
.
.........................................................................................................................................................................
SE_WP_Implikationen unterschiedlicher Stranglaengen_DE.docx
3/19
INHALTSVERZEICHNIS
1 Einführung ....................................................................................................................................... 4
2 Entstehung von Mismatch-Verlusten ........................................................................................... 5
3 Simulation........................................................................................................................................ 7
3.1 Idealbeispiel: 14 Stränge à 21 Module ............................................................................................. 7
3.2 13 Stränge à 21 | 1 Strang à 22 Module ........................................................................................... 8
3.3 5 Stränge à 21 | 9 Stränge à 22 Module ......................................................................................... 10
3.4 1 Strang à 21 | 13 Stränge à 22 Module ......................................................................................... 11
3.5 Übersicht ......................................................................................................................................... 12
4 Fazit ................................................................................................................................................ 13
5 Anhang ........................................................................................................................................... 15
6 Abbildungsverzeichnis ................................................................................................................ 19
7 Tabellenverzeichnis ...................................................................................................................... 19
.........................................................................................................................................................................
SE_WP_Implikationen unterschiedlicher Stranglaengen_DE.docx
4/19
1 EINFÜHRUNG
Bei der Modul-Strangauslegung und Planung von PV-Anlagen ist es wichtig auf generelle Design-Regeln
zu achten. Manche Design-Regeln besagen jedoch, dass nur eine gleiche Anzahl an Modulen an einem
MPP-Tracker angeschlossen werden soll, sodass Verluste ausgeschlossen werden können. Diese
Richtlinie entspricht in einigen Fällen aufgrund moderner Technologien nicht mehr den aktuellen
Tatsachen.
Örtliche Anforderungen und individuelle Bedingungen machen eine exakt symmetrische Strangaufteilung
auf Dächern teils nicht möglich. So kommt es oft vor, dass die Dachfläche eine gleiche Anzahl von
Modulen von parallelgeschalteten Strängen nicht zulässt. Bei Wechselrichtern mit einem MPP-Tracker
würde das folglich laut genannter Design-Regel bedeuten, dass der gesamte Strang weggelassen werden
müsste. Das Weglassen eines gesamten Stranges kann allerdings einen Verlust von mehreren kWp im
gewerblichen Bereich bedeuten.
Nicht nur platztechnische Gründe verhindern oftmals eine symmetrische Strangaufteilung, auch aufgrund
von örtlichen Gegebenheiten oder optischen Vorstellungen muss manchmal eine ganz bestimmte Anzahl
von Modulen realisiert werden.
In diesem Dokument werden daher die tatsächlichen Auswirkungen einer ungleich langen
Strangkonfiguration aufgezeigt. Mit Hilfe des Konfigurationstools PV*SOL werden die Auswirkungen von
unterschiedlichen Stranglängen von parallelgeschalteten Modulsträngen untersucht.
Hingegen der allgemeinen Annahme, dass sogenannte „Mismatch-Verluste“ den Gesamtenergieertrag
einer PV-Anlage mindern, kann anhand der Berechnungen aufgezeigt werden, dass unterschiedliche
Stranglängen definitiv möglich und auch sinnvoll sind, da lediglich mit Ertragseinbußen bei den
zusätzlichen Modulen zu rechnen ist. Die zusätzlichen Module liefern am Ende jedoch immer Mehrertrag
für die Gesamtanlage.
.........................................................................................................................................................................
SE_WP_Implikationen unterschiedlicher Stranglaengen_DE.docx
5/19
2 ENTSTEHUNG VON MISMATCH-VERLUSTEN
Grundsätzlich versucht der Maximum Power Point Tracker (MPPT) in einem Wechselrichter, wie der
Name schon sagt, stets den Arbeitspunkt mit der maximalen Leistung des angeschlossen PV-Generators
zu finden und ihn dort zu betreiben. Wird der Generator dauerhaft in seinem MMP betrieben, so
erwirtschaftet dieser maximalen Ertrag.
Ein PV-Generator besteht oftmals aus mehr als einem Modulstrang. Die Modulstränge können aufgrund
unterschiedlicher Ausrichtung, Neigung und Anzahl der Module auch unterschiedliche MPP haben. Bei
unterschiedlichen MPP versucht der MPP-Tracker, den PV-Generator auf jenen Arbeitspunkt einzustellen,
der die maximale Leistung aller an einen Tracker angeschlossenen Module bzw. Stränge liefert. Da
folglich nicht jeder Strang auf seinem individuellen optimalen Arbeitspunkt betrieben werden kann, kann
es zu Energieverlusten im Vergleich zur theoretisch gewinnbaren Energie kommen. Diese Verluste
werden Mismatch Verluste genannt.
Generell weist jede PV-Anlage in geringer Form Mismatch-Verluste auf, da nie alle Bedingungen für zwei
komplett idente PV-Stränge herrschen (z.B. die Module selbst sind immer leicht unterschiedlich).
Der Begriff Mismatch-Verluste wird jedoch häufig im Zusammenhang mit unterschiedlichen
Strangkonfigurationen verwendet. Situationen, in denen innerhalb eines PV-Generators bewusst eine
Abweichung der Stränge erzeugt wird - entweder durch unterschiedliche Ausrichtung der Module oder
unterschiedliche Anzahl der Module im Strang.
Die nachfolgende Abbildung zeigt ein Anlagenbeispiel, wo vorsätzlich ein Strang von insgesamt 14
Strängen um ein einzelnes Modul erweitert wurde. Dieser Strang besteht im Vergleich zu den übrigen 13
Strängen aus 22 anstelle von 21 Modulen. Die 14 Stränge sind allerdings gemeinsam an einen MPPT
angeschlossen.
Abbildung 1: Einer von insgesamt 14 Strängen weist 22 anstelle von 21 Modulen auf
.........................................................................................................................................................................
SE_WP_Implikationen unterschiedlicher Stranglaengen_DE.docx
6/19
In der nachfolgenden Grafik ist zu erkennen, dass bei voller Einstrahlung der eine längere Strang mit 22
Modulen (rote Kurve) eine etwas höhere Spannung (904V) im MPP aufweist als die kürzeren Stränge
(blaue Kurve, 864V).
Werden alle Stränge gemeinsam betrachtet, so ergibt sich die grüne Linie. Die grüne Linie ist die Kurve,
auf der der MPP-Tracker eines Wechselrichters den optimalen Arbeitspunkt sucht und ihn bei 864 V
finden wird. Das heißt, alle Stränge werden bei 864 V betrieben.
Daraus folgt, dass die kurzen Stränge (blaue Kurve) in ihrem idealen MPP betrieben werden und der rote
Strang, der durch seine Konfiguration abweicht, etwas außerhalb seines MPPs betrieben wird. Das
Betreiben des langen Stranges außerhalb seines idealen Arbeitspunktes führt zu Mismatch-Verlusten bei
diesem einzelnen Strang. Bei den übrigen Strängen führt dies jedoch zu keiner
Leistungsminderung.
Abbildung 2: Optimaler Arbeitspunkt bei unterschiedlich langen Strängen innerhalb eines PV-Systems
864
904
Loading...