PV-Optimierer: Für welche Photovoltaikanlage lohnt sich der Einsatz?
Im Idealfall ist Ihre Photovoltaikanlage vollständig der Sonne zugewandt und kann die volle Sonneneinstrahlung nutzen. Was aber, wenn ein Teil Ihrer PV-Anlage verschattet ist? Dann sollten Sie sich auf deutlich geringere Erträge einstellen. Oder Sie arbeiten mit einem PV-Optimierer, mit dem Sie den Nachteil durch eine Verschattung minimieren können. Was genau ist ein Leistungsoptimierer für PV-Anlagen, wie funktioniert er und wann lohnt er sich wirklich? Erfahren Sie hier, welche Vor- und Nachteile ein PV-Optimizer hat.
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Definition: Was ist ein PV-Optimierer?
Bei einem Optimierer für PV-Anlagen handelt es sich auf den ersten Blick um unscheinbare schwarze Geräte. Sie werden an jedem Photovoltaikmodul montiert und überwachen dessen Leistung. Läuft Ihre Solaranlage aufgrund einer Verschattung nicht auf voller Leistung, können Sie diese mit einem PV-Optimierer verbessern.
Grund für diese Notwendigkeit sind sogenannte Mismatching-Verluste. Diese entstehen, wenn Ihre Photovoltaikanlage in Reihe geschaltet ist. Dabei werden die einzelnen Module nacheinander miteinander verbunden. Insbesondere beim Einsatz von PV-Systemen auf Wohngebäuden erreichen Sie damit viele Vorteile wie einen höheren Wirkungsgrad oder geringere Übertragungsverluste. Die Reihenschaltung hat jedoch einen gewichtigen Nachteil: Die Leistung der gesamten PV-Anlage orientiert sich an der Leistung des schwächsten Moduls – und das ist im Fall einer Teilverschattung das Modul im Schatten.
Ein Photovoltaik-Optimierer kann den Schatten natürlich nicht wegzaubern. Er kann aber dafür sorgen, dass alle anderen PV-Module ihre volle Leistung bringen.
So funktioniert ein Solar-Optimierer
Um die Funktionsweise eines PV-Optimierers zu verstehen, müssen wir uns zunächst mit dem Maximum Power Point (MPP) beschäftigen. Das ist der Punkt, an dem die erzeugte Stromstärke und Stromspannung in einem PV-Modul so ausgeglichen ist, dass sie ihre maximale Leistung erreicht. Der MPP variiert je nach Stärke der Sonneneinstrahlung und der Temperatur des Solarmoduls im Tagesverlauf und je nach Wetterlage. Der PV-Optimierer stellt vereinfacht gesagt sicher, dass jedes einzelne PV-Modul immer seine maximale Leistung bringt.
Sie montieren einen PV-Leistungsoptimierer an jedem einzelnen Solarmodul. So kann jedes PV-Modul auf seiner maximalen Leistung laufen. Die im Schatten liegenden Module können dann nicht mehr die Leistung der anderen negativ beeinflussen, weil jedes für sich seine Höchstleistung erbringt. Den Unterschied zeigt der folgende vereinfachte Vergleich:
- Eines von zehn Solarmodulen bringt wegen einer Verschattung nur 50 Prozent Leistung, die anderen neun liegen in der Sonne und könnten theoretisch 100 Prozent Leistung erbringen.
- Ohne Einsatz eines Leistungsoptimierers sinkt die Leistung aller zehn Solarmodule auf 50 Prozent.
- Kommt ein Solarmodul-Optimierer zum Einsatz, bringt das verschattete Modul weiterhin nur 50 Prozent, aber die anderen neun Module können ihre volle Leistung abrufen.
Technisch gesehen handelt es sich bei PV-Optimierern um sogenannte DC-DC-Wandler. Sie wandeln Gleichstrom (DC), der im Modul durch die Sonneneinstrahlung erzeugt wird, in Gleichstrom mit einer anderen Spannung um.
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Vorteile und Nachteile von PV-Optimierern
PV-Modul-Optimierer können sich bei der richtigen Anlagensituation als sehr lohnend erweisen. Sie haben aber auch Nachteile.
Vorteile von Leistungsoptimierern für PV-Anlagen
Die Erfahrungen mit PV-Optimierern zeigen vor allem die folgenden Vorteile für Anlagenbetreiber:
- Ertragssteigerung: Mit dem Einsatz von Solarmodul-Optimierern können Sie den Ertrag der Anlage steigern, wenn ein Teil der Module verschattet ist. Vorsicht: Ist das nicht der Fall, liegt die Ertragssteigerung höchstens bei 2 bis 3 Prozent, meist eher darunter. Die Stromkosten für die PV-Optimierer fressen diese häufig vollständig auf.
- Flexibilität: Mit PV-Optimierern ist eine flexiblere Anlagenplanung möglich. Sie können beispielsweise verschiedene Ausrichtungen, Neigungswinkel oder Modultypen in einem PV-System kombinieren.
- Monitoring: PV-Optimierer kommunizieren über eine App mit Ihrem Smartphone. So lässt sich die Leistung jedes einzelnen PV-Moduls überwachen. Außerdem können Sie defekte PV-Module einfach identifizieren und austauschen.
- Sicherheit: Falls es in Ihrem Gebäude zu einem Brand kommt, könnte dieser durch die im PV-System vorherrschende Gleichspannung verstärkt werden. Die PV-Optimierer verringern bei einem Störfall automatisch die Gleichspannung und sorgen so für mehr Sicherheit.
Nachteile von PV-Modul-Optimierern
Daneben haben PV-Optimierer allerdings auch Nachteile:
- Anschaffungskosten: Die Kosten für die Anschaffung von PV-Optimierern liegen bei 100 bis 200 Euro pro kWp Anlagenleistung. Sie erhöhen die Gesamtkosten der Anlage durchschnittlich um etwa 5 Prozent.
- Wartungsaufwand: Mehr Technik bedeutet automatisch eine höhere Anfälligkeit für Defekte. Da die Solarmodul-Optimierer direkt auf dem Dach montiert werden, ist der Aufwand für den Austausch eines beschädigten Geräts vergleichsweise hoch.
- Stromverbrauch: Ein Leistungsoptimierer für PV-Anlagen braucht selbst ebenfalls Strom. Werden alle Module damit ausgestattet, sollten Sie mit einem Energieverbrauch von bis zu 1 Prozent des gesamten Ertrags rechnen.
Tipp: Ziehen Sie den Einsatz von Optimierern für Ihre PV-Anlage in Betracht? Lassen Sie sich von den Solarexperten von Otovo beraten, ob die Anschaffung für Sie sinnvoll ist. Für viele Photovoltaikanlagen lohnen sich die Geräte nicht – sie werden dennoch häufig unnötigerweise verkauft.
Wann Sie PV-Leistungsoptimierer einsetzen sollten
Manche Anlagenbetreiber entscheiden sich für PV-Optimizer allein aufgrund der Möglichkeit, die PV-Module und deren Leistung zu überwachen. Angesichts des hohen Stromverbrauchs über alle Geräte hinweg sollten Sie sich das gut überlegen. Es gibt allerdings mehrere Szenarien, in denen sich der Einsatz von PV-Modul-Optimierern lohnen kann:
- Verschattung: Liegt eine Teilverschattung vor, kann der Einsatz von PV-Optimierern sinnvoll sein, um den Ertrag um bis zu 25 Prozent zu steigern. Die Verschattung variiert im Tagesverlauf oder je nach den Jahreszeiten und wird häufig durch Schornsteine, Bäume oder Nachbarhäuser verursacht.
- Ausrichtung: Nutzen Sie für Ihre PV-Anlage mehrere Dachseiten, die nach mehreren Himmelsrichtungen ausgerichtet sind, ist der Ertrag aller Module niemals gleich. Dies lässt sich regeln, indem man zwei MPPT-Eingänge am Wechselrichter belegt. Kommt jedoch noch eine dritte Dachseite zum Einsatz, wäre ein zweiter Wechselrichter erforderlich. Setzen Sie stattdessen auf der dritten PV-Fläche Leistungsoptimierer ein. Dies ist kostengünstiger als ein zweiter Wechselrichter.
- PV-Neigung: Hat Ihr Dach einen Knick, entstehen an den PV-Modulen unterschiedliche Neigungswinkel. Entsprechend variiert der Winkel der Sonneneinstrahlung und damit die erzeugte Leistung. Auch diese Abweichungen können Sie über PV-Optimierer ausgleichen.
- Unterschiedliche Modultypen: Durch einen Anbau an ein Gebäude kann es erforderlich werden, eine bestehende und eine neue PV-Anlage zu verbinden. Kommen dann verschiedene PV-Modultypen zum Einsatz, weisen diese unterschiedliche Leistungsdaten auf. In diesem Fall können Sie mit einem PV-Optimierer ebenfalls die Leistung steigern.
Steigert ein PV-Optimierer tatsächlich die Leistung der PV-Anlage?
Ein PV-Optimierer kann die Leistung des PV-Systems nicht erhöhen. Er reduziert lediglich die Verluste, die infolge der Verschattung und des technischen Aufbaus der Anlage entstehen. Dies ist auch der Grund, warum eine unverschattete PV-Anlage mit einem Solar-Optimierer kaum eine Ertragssteigerung realisieren kann.
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Fazit: Lohnt sich ein PV-Optimierer für Sie?
PV-Optimierer können eine sinnvolle Investition sein, wenn Sie durch eine teilweise Verschattung, einen variierenden Neigungswinkel, verschiedene Modultypen oder die Aufteilung auf mehrere Dachflächen nicht die volle Leistung abrufen können. Wägen Sie aber auch dann genau ab, ob sich die Investition finanziell lohnt. Dazu muss die Ertragssteigerung hoch genug sein. Denn oftmals lassen sich die maximalen 25 Prozent Zuwachs nicht erreichen.
Möchten Sie Ihre Photovoltaikanlage mit Solarmodul-Optimierern ausstatten, empfehlen wir Ihnen die Beratung unserer Solarexperten. Sie ermitteln, ob sich der Einsatz der Geräte speziell für Ihre Anlage lohnt oder ob Sie nicht mit anderen Maßnahmen mehr für weniger Investition erreichen (z. B. leistungsstärkere Module und dafür geringere Fläche, um die Verschattung zu umgehen). Denn längst nicht für jede Anlage renitert sich der Einsatz von Leistungsoptimierern für PV-Anlagen. Verlassen Sie sich auf die Expertise und die faire Beratung von Otovo.
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