Photovoltaik

Das Ende der klassischen Solaranlage

Seit National Semiconductor mit »Solarmagic« im vergangenen Jahr ein elektronisches System zur Optimierung von Photovoltaik-Anlagen vorgestellt hat, hat sich einiges getan. Viele neue Konzepte sind dazugekommen. Wir waren auf der Intersolar unterwegs und haben uns einige davon einmal näher angeschaut.

Für die Chip-Hersteller tut sich gerade ein ganz neuer Markt auf, denn eines ist wohl klar: Neue Solaranlagen ohne elektronische Optimierung wird es in unseren Breiten nicht mehr lange geben. Bisher hatte die klassische Solaranlage auf dem Dach nämlich ein paar Schwachstellen.

Photovoltaik-Panels sind in der Regel in Reihe geschaltet. Das bringt einige Probleme mit sich. Steht zum Beispiel ein Modul im Schatten, sinkt die Leistung des gesamten Systems deutlich, da das »schwächste« Modul die Gesamtleistung bestimmt. Außerdem sind die Systeme nicht besonders flexibel, da die Anzahl der Module durch den Eingangsspannungsbereich des zentralen Wechselrichters begrenzt ist. Für diese Probleme gibt es mehrere interessante Lösungen.

Die Optimierung jeder Solarzelle

Das wohl genaueste Verfahren, das es derzeit für die elektronische Optimierung von Solarzellen gibt, kommt von dem kleinen Unternehmen SunSil aus Dänemark. Dabei wird ein gesamtes Photovoltaik-System in ein Modul integriert. Das heißt, Wechselrichter und Gleichspannungswandler befinden sich bereits darin. Für jede Solarzelle gibt es darüber hinaus einen Gleichspannungswandler, der sie im optimalen Arbeitspunkt betreibt. Das Ganze ist für eine Lebensdauer von 25 Jahren ausgelegt. Wie das genau aussieht, zeigt Geschäftsführer Erik Hansen.

Solarmagic die Zweite

Mit dem SM3320-Chipsatz hat National Semiconductor die zweite Generation seines »Solarmagic«-Power-Optimizers vorgestellt. Das Prinzip von »Solarmagic« ist nach wie vor gleich: An oder in jedem der in Reihe geschaltenen PV-Module befindet sich ein Solarmagic-Chipsatz. Der sorgt dafür, dass Verluste, die etwa durch Verschattung einzelner Module entstehen, nicht die gesamte Reihenschaltung negativ beeinflussen.

Ein Unterschied zur Vorgänger-Generation ist, dass es diesen Chipsatz jetzt auch einzeln und nicht nur in einer verkabelten Box zu kaufen gibt. Die weiteren Neuheiten erklärt Ralf Muenster, der bei National für den Bereich der erneuerbaren Energie verantwortlich ist.

Keine Spannungsschwankungen mehr

Bei dem Konzept des israelischen Herstellers Solaredge steht die so genannte »PowerBox« im Mittelpunkt. Sie befindet sich an oder in jedem Modul und berechnet mit einem Algorithmus, den optimalen Arbeitspunkt des Moduls, den Maximum Power Point (MPP). In dem Modul steckt ein Gleichspannungswandler, der für eine konstante Spannung über alle in Reihe verschalteten Module sorgt. Dabei kommuniziert die »PowerBox« per Powerline mit einem zentralen Wechselrichter, der ebenfalls zum System gehört. Aufgrund der konstanten Spannung kann er mit optimalem Wirkungsgrad arbeiten. In jeder »PowerBox« steckt außerdem ein ASIC, das diesen Ablauf steuert und den Algorithmus berechnet. Lior Handelsman, einer der Gründer von Solaredge, erläutert das System und lässt uns in die »PowerBox« hineinschauen.

Ein eigener Wechselrichter für jedes Modul

Einen zentralen Wechselrichter gibt es bei dem Konzept des britischen Unternehmens enecsys nicht mehr. Stattdessen hat jedes Modul seinen eigenen Wechselrichter. Ist ein Modul verschattet, wirkt sich das nicht negativ auf das Gesamtsystem aus. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Ausfall eines Wechselrichters weniger dramatisch ist, als es ein Ausfall des zentralen Wechselrichters wäre, den es bei diesem System nicht mehr gibt. Die Wechselrichter sind für eine Lebensdauer von 20 Jahren ausgelegt. Außerdem können beliebig viele Solarmodule aufgestellt werden. Auf der Platine des Wechselrichters befindet sich übrigens auch ein ZigBee-Chipsatz, mit dem die Informationen über die aktuelle Leistung des Moduls an ein Gateway gefunkt werden. Geschäftsführer Paul Engle erläutert das Prinzip und wie hoch die Energieausbeute ist.