Leistungsoptimierer: Was machen sie und wann sind sie sinnvoll?

Photovoltaikanlagen sind technisch anspruchsvoll. Und wie die meisten Technologien haben sie Schwachstellen, die ihre Effizienz mindern können. An dieser Stelle kommen Leistungsoptimierer in’s Spiel. Diese Bauteile sind die effektivsten Möglichkeit, das volle Potenzial aus einer PV-Anlage herauszuholen. Warum, wieso ,weshalb? Das erklären wir jetzt.

Das Problem bei Reihenschaltungen von Solarmodulen

Die meisten PV-Anlagen sind in Reihenschaltung aufgebaut (auch String genannt). Das heißt: der Strom fließt von einem Modul zum nächsten. Man kann sich das ungefähr vorstellen wie bei einer Lichterkette. Das hat allerdings einen Haken: Der Stromfluss im gesamten String wird immer durch das schwächste Modul bestimmt. Das bedeutet, wenn eines der Module durch Verschattung, Verschmutzung oder Defekte weniger Leistung liefert, zieht es die gesamte Kette herunter.

Ein Beispiel: Ein Dach hat 12 Module in einem String, und eines davon liegt unter einem Ast, der Schatten wirft. Dieses Modul ist durch den Ast zur Hälfte verschattet, liefert somit nur 50% seiner eigentlichen Leistungsfähigkeit. Jetzt wird jedes der Module innerhalb des Strings nur durch dieses eine verschattete Modul ebenfalls auf diese Leistungsniveau gedrosselt. Theoretisch sind diese 11 verbliebenen Module nicht verschattet, könnten also Vollgas geben, aber das eine zieht den Rest mit runter. Das Ergebnis ist jetzt jedem klar: Der gesamte String ist nur halb so gut wie er sein könnte, der Energieertrag sinkt drastisch.

Die Lösung

Leistungsoptimierer überwinden genau dieses Problem. Sie werden direkt an jedes Solarmodul angeschlossen. Sie messen kontinuierlich die Leistung des einzelnen Moduls und optimieren den Energiefluss, indem sie den sogenannten Maximum Power Point (MPP) für jedes einzelne Modul individuell anpassen.

Der MPP ist der Punkt, an dem ein Modul die maximale Leistung erzeugt. Ohne Optimierer ist der MPP immer der des schwächsten Moduls. Mit Optimierern wären die restlichen 11 Module von dem einen vom Ast verschatten entkoppelt und arbeiten selbstständig. Der Gesamtertrag der Anlage steigt.

Wie funktionieren Leistungsoptimierer technisch?

Leistungsoptimierersind eine Mischung aus Elektronik und Software. Sie arbeiten auf der Basis von Gleichstrom (DC) und regeln Spannung und Strom des angeschlossenen Moduls so, dass die Energieübertragung in den String maximiert wird.

Ein Leistungsoptimierer verfügt über folgende Komponenten:

DC/DC-Wandler: Passt die Modulspannung an den optimalen Wert für den Stromfluss an.

MPPT-Algorithmus: Sorgt dafür, dass das Modul immer in seinem effizientesten Arbeitspunkt bleibt.

Kommunikationseinheit: Sendet Daten über die Leistung jedes einzelnen Moduls an ein Monitoring-System. Damit kann der Anlagenbetreiber sehen, welches Modul wie viel Strom produziert. Das erleichtert, falls notwendig, die Fehleranalyse.

Welche Vorteile bieten Leistungsoptimierer?

Kurz und knapp:

Höherer Energieertrag bei Teilverschattung.
Verbesserte Überwachung, dadurch leichtere Fehleranaylse.
Flexibleres Anlagendesign.
Sicherheit durch Regelung der Modulspannung.

Wann machen Leistungsoptimierer Sinn?

Leistungsoptimierer sind längst nicht bei jeder Anlage notwendig. Bei nicht verschatteten Anlagen wäre das ehrlich gesagt sogar rausgesmissenes Geld. In diesen Szenarien lohnen sich Optimierer:

Teilverschattung: Wenn Bäume, Schornsteine, Gauben oder andere Objekte zeitweise Schatten auf die Module werfen.

Unterschiedliche Ausrichtung: Bei Dächern mit verschiedenen Neigungswinkeln oder Himmelsrichtungen.

Verschmutzungsanfällige Standorte: In Gegenden mit viel Staub, Blättern oder Vogelkot.

Kleine Strings: Bei kurzen Modulketten mit wenigen Modulen kann ein einzelnes schwächeres Modul einen größeren Einfluss auf die Gesamtleistung haben.

Aber selbst bei all diesen Fällen sollte man jede Anlage und damit auch die Situation vor Ort individuell bewerten. Sowas sollte sorgfältig durchgerechnet werden.

Wann sind Leistungsoptimierer nicht sinnvoll?

Im Prinzip bei allen Anlagen die nicht verschattet sind. In solchen Fällen arbeiten alle Module unter identischen Bedingungen. Der potenzielle Nutzen der Optimierer wäre minimal, die Anschaffungskosten und der Eigenverbrauch der Optimierer könnten den Ertrag sogar negativ beeinflussen. Eine Studie hat gezeigt, dass bei PV-Anlagen ohne Verschattung und mit einheitlicher Ausrichtung der Einsatz von Leistungsoptimierern keinen nennenswerten Mehrertrag bringt. Die Kosten der Optimierer stehen in diesem Fall in keinem wirtschaftlich sinnvollen Verhältnis zum minimalen Ertragszuwachs.
Weitere Informationen dazu findest du in diesem Artikel.

Was kosten Leistungsoptimierer?

Die Kosten pro Optimierer liegen je nach Hersteller meistens zwischen 50 und 100 Euro. Wie bei allen PV-Komponenten gibt es natürlich auch günstigere Modelle. Ob diese dann auch was taugen, ist natürlich fraglich. Zusätzlich kommen Kosten für die Installation und ein Monitoring-System hinzu. Diese varrieren je nach Installateur. Auch hier gilt natürlich: Selbstgemacht ist immer am günstigsten. Optimierer bedeuten also zunächst einmal höhere Anfangsinvestitionen. Durch den eventuell gesteigerten Energergieertrag kann es aber durchaus sein, dass sich die Anlage trotz dieses Kostenblocks schneller amortisiert.

Fazit: Lohnt sich der Einsatz von Leistungsoptimierern?

Leistungsoptimierer können bei eingen PV-Anlagen den Unterschied zwischen durchschnittlicher und sehr guter Leistung ausmachen. Besonders bei komplexen Bedingungen können sie Ihre stärken ausspielen.

Aber wie bereits erwähnt: Ob Optimierer sinnvoll sind, muss bei jeder Anlage einzeln bewertet werden.

Mehr über Leistungsoptimierer erfährst du übrigens hier.

Falls du jetzt neugierig geworden bist und mehr darüber erfahren möchtest, ob Optimierer bei deiner Anlage funktionieren könnten, oder du wissen willst, wie du deine PV-Anlage noch effizienter gestalten kannst, dann lass uns reden! Wir helfen dir gerne weiter und sorgen dafür, dass deine Anlage auf Höchstleistung läuft.

Dein Team von PV Eigenbau