Ratschlag von Matthias Diehl
Solarzellen haben einen negativen Temperaturkoeffizienten und liefern daher bei hohen Temperaturen, wie sie derzeit in Deutschland herrschen, eine deutlich niedrigere Spannung (Daumenwert: –2mV pro Solarzelle pro °C ). In solchen Extremsituationen können sich dann Auslegungsfehler des Systems auswirken, die an kühlen Tagen unbemerkt bleiben. Wenn die Daten der eigenen PV-Anlage überwacht werden, kann man schnell rausfinden, ob eine solche Fehlauslegung vorliegt.
Im Zusammenhang mit der Auslegung von Wechselrichtern hatte ich die Problematik hier im Blog vor einigen Jahren schon einmal detailliert beschrieben. In diesem Artikel wird zunächst erläitert, wie man die Auslegung korrekt einrichtet, und hier kann man im Detail nachlesen, was passiert, wenn man die Temperaturproblematik nicht beachtet. Da die Artikel inzwischen schon sechs Jahre alt sind, und die Problematik aber immer noch zu beobachten ist, bschreibe ich das Phänomen noch einmal kurz.
Wenn man die Erträge der eigenen PV-Anlage immer mit denen anderer Anlagen vergleicht und plötzlich bei sehr hohen Temperaturen eine signifikante Abweichung der eigenen Erträge nach unten feststellt, lohnt es sich, einmal einen Blick auf die MPP-Regelung des Wechselrichters zu werfen. Dies am besten, indem man sich den Spannungsverlauf der DC-Spannung des Solargenerators im Tagesverlauf anschaut. Üblicherweise macht man das an einem sogenannten “Clear Sky Day”, also an einem Tag, an dem von morgens bis abends die Sonne von einem wolkenlosen Himmel scheint.
Wenn alles in Ordnung ist, muss man dann einen Spannungsverlauf wie im Bild unten sehen. Am Vormittag, bei noch recht kühlem Solargenerator findet der Wechselrichter eine hohe MPP-Spannung (MPP steht für Maximum Power Point). Mit zunehmender Einstrahlung und zunehmender Modultemperatur sinkt die MPP-Spannung auf immer kleinere Werte, um schließlich am späteren Nachmittag wieder etwas zu steigen (rote Kurve).
Um die Mittagszeit wird so eine Spitzenleistung von 66% der Wp-Leistung des Solargenerators erreicht – für sehr hohe Außentemperaturen ein durchaus typischer Wert.
Wenn nun aber der Solargenerator falsch ausgelegt ist und die MPP-Spannung bei hohen Temperaturen unter der Mindesteingangsspannung des Wechselrichters (Udcmin) liegt, so kann der Wechselrichter den tatsächlichen MPP nicht mehr finden und bleibt den ganzen Tag an seiner unteren Einspeisegrenze hängen. Der typische Verlauf der DC-Spannung in diesem Fall ist eine nahezu konstante Gleichspannung über den ganzen Tag, wie sie unten im Bild zu sehen ist.
In der Folge erreicht der Solargenerator nur eine maximale Leistung von 53% – zu wenig für eine südlich ausgerichtete Photovoltaikanlage bei sehr hohen Temperaturen.
Abschließend stellt sich die Frage, was man tun kann, wenn eine derartige Fehlauslegung diagnostiziert wurde. Antwort: Es bleiben eigentlich nur zwei Möglichkeiten. Entweder man verschaltet den Solargenerator neu und sorgt dafür, dass mehr Module in Reihe geschaltet werden, um auch bei sehr hohen Temperaturen noch ausreichend Spannung zu generieren, so dass die Mindestspannung des Wechselrichters Udcmin nicht unterschritten wird oder man baut einen Wechselrichter ein, dessen Mindesteingangsspannung deutlich niedriger liegt.
->Quelle: photovoltaikbuero.de