Temperature Coefficient: ambivalent oder Modultemperatur?

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hallo Ihr PV-Spezialisten

Ich will 50kW Dünnschicht auf freiem Feld (gerader Sandboden) installieren. Ich lebe im Sonnengürtel und es können wohl an die 2'100kW produziert werden pro kW/Jahr.
Aus Kostengründen und wegen den bis zu 45 Grad hohen Temperaturen haben wir uns für A-Si Module und eine einfach Ständeraufstellung entschieden. Dazu kommen dann Sunny Mini Centrals.

Trotz allem sind viele offene Fragen geblieben. Leider sind die Elektriker vor Ort nicht fachkundig. PV gab es hier vorher nicht (erst ab 1.7. guter Feed-in-Tariff).

Ich freue mich über jede Hilfe zu folgenden Themen:

(A) Welche Amperezahl muss ich beantragen, um den Strom meiner 50kW Anlage in das 230V, 3-phasige Netz einzuspeisen? Wie um Gottes Willen berechnet man dies nun wirklich und richtig? Muss ich dabei die höhere Radiation und den evtl. resultierenden Peak beachten?

(B) Wie viele Wechselrichterleistung ist in meinem Fall ratsam? 9 x 6000 reicht? Oder sollen es 10% mehr sein wegen der Radiation? Muss ich beachten, dass im ersten Jahr die Module bis zu 25% mehr leisten als Nennleistung? Ich muss Module nach dem AS4777 Standard kaufen.

(C) Wechselrichter: ist es sinnvoller, noch kleinere Wechselrichter zu installieren, dafür eine höhere Anzahl? Oder ist dies egal? Gäbe es Leistungsunterschiede? Oder Vorteile beim Ausfall eines Strangs? Soll ich allenfalls 9 x 6000 + 1 x 3800 kaufen?

(D) Ich kann momentan noch frei wählen, wo ich den Zähler hinpflanze und wie ich die Module auslege. Ein Modul ist 40W. Wie weiss ich denn, wie man solch ein System optimal auslegt? Ich habe den Verlustrechner von SMA in Excel. Dort sehe ich z.B. ab welcher Kabellänge ich ein dickeres Kabel wählen soll. Aber ich weiss nicht, wo anzufangen - ganz generell wie auszulegen. Wer kann mich beraten?

So - also ich hoffe auf Eure Hilfe.

Beste Grüsse aus der Wüste!

Verfasst am: 04.08.2008, 00:13

Hallo Desert und Willkommen im Forum.
Bei dieser Göße und Temperatur wäre auch First Solar in Betracht zu ziehen.
Besser ist es immer Minizentral'Wechselrichter als mehrere kleinere WR. Probleme dürfte es wegen der Wärme geben.
Auslegung geht immer nur mit genauer Modulangabe.
Mit sonnigem Gruß

Eberhard

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hallo Eberhard

Danke für Deine Antwort!

Hier die Specs der Panels:

Typ: A-Si
Technologie: Dual-Junction mit laser edge isolation
Lamination: Doppelglas mit EVA
Rahmen: Anodierte Aluminiumlegierung
Cell pseudo-square: 16x1245mm (was immer das auch ist)
Abmessung: 643 x 1253 x 37 mm
Gewicht: 14.7 kg

Voc: 61V
Vmp: 46V
Isc: 1.0A
Imp: 0.87A
Pm: 40W

Junctionbox: TÜV & IP65 (das ist gut oder?)
Kabel: 4.0mm2, 1 Meter lang
Connection: MC4 connector

Betriebstemperatur: -40 bis 85 Grad
Maximale Systemspannung: 600V DC

Reichen diese Angaben oder soll ich vom Hersteller noch andere Angaben erfragen?
Die Temeraturangaben habe ich:
alpha(Isc): +0.09%/Grad
beta(Voc): -0.28%/Grad
gamma(Wp): -0.19%/Grad

Ist das ein gutes Panel?
First Solar ist mir zu teuer (kann es mir nicht leisten).

Ich muss von der SMA die Mini Centrals nehmen weil der AS4777 Standard vorgegeben ist.
Ich habe hier oft gelesen, dass ein WR mit Transformator nicht gut ist. Wieso?

Dann habe ich auch sonst Fragen zum Inverter:
SMA sagte mir, dass ich entweder 5 oder 10% mehr Inverterleistung installieren soll wegen der Radiation. Wie kann ich dies _genau_ berechnen? Ich habe die Radiationskarten etc.

SMA sagte auch, dass die OptiCool Kühlung reicht. Hier ist es jedoch monatelang heiss, mit 40-45 Grad Umgebungstemperatur. Der WR geht da nicht nach 2 Wochen flöten?IN cht, dass ich viel Auswahl hätte....
Aber ich könnte vielleicht ein Kühlzimmer bauen auf dem Feld?

Sonnige Grüsse zurück!

Desert

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hallo und guten Abend

Wie muss ich den Verlust durch den Temperatur Koeffizienten berechnen?

Die Differenz der 25 Grad und der aktuellen Umgebungstemperatur der Luft oder aber die Differenz der 25 Grad und der Temperatur innerhalb (oder unten/oben) des Moduls?

Ich habe gelesen, dass ein Modul locker 80 Grad heiss sein kann bei 30 Grad Umgebungstemperatur.

Ist natürlich nun ein Riesenunterschied ob ich den Koeffizienten dann mit 5 oder eben mit 55 multiplizieren muss.....

Beste Grüsse,
Desert

Forumsinventar Angemeldet: 23.03.2006 Beiträge: 3672

Hallo,

Du solltest die Zellentemperatur an ihrer Oberfläche nehmen und die kann schonmal bis zu 70,80 Grad gehen.

Viele Grüße:

Klaus

Verfasst am: 04.08.2008, 20:57

Es geht hierbei um die Modultempertaur. Diese hängt nur bedingt von der Umgebungstemperatur ab. Am Meisten ist sie leider von der Sonne abhängig.

Stefan

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hi STefan

Danke für Deine (erdrückende) Antwort.

Kann ich mir denn mit den Radiationsdaten die Modultemperatur ca. ausrechnen? Wir wohnen im Sonnengürtel und haben sehr hohe Irridation.

Es geht momentan konkret um die Wahl von entweder CIS Modulen oder A-Si.

Dann die andere Frage in diese Richtung: alle Hersteller geben die "operating temperature" bis zu 85 Grad an. Heisst das, dass wenn das Modul 100 Grad heiss wird, da gar kein Strom mehr produziert wird?

Bester Gruss,
Desert

Verfasst am: 05.08.2008, 07:53

Hallo Desert,

vorab ein paar Fragen. Wo genau wird die Anlage errichtet werden (rate mal das es um Australien geht, oder weshalb sollst du eine australische Norm einhalten) und wer wird die Anlage bauen?
50 kWp ist eine (finanzielle) Größenordnung bei der man nicht experimentieren sollte, professionelle Planung und Montage lohnt auf jeden Fall. Es wird doch erfahrene Handwerker geben, wenn nicht Vor-Ort dann eben einen "Instructor" aus Deutschland engagieren (in Australien gibt es erfahrene Solateure, sollte dort nicht das große Problem jemanden mit Kompetenz zu finden).

Zitat:

A) Welche Amperezahl muss ich beantragen, um den Strom meiner 50kW Anlage in das 230V, 3-phasige Netz einzuspeisen? Wie um Gottes Willen berechnet man dies nun wirklich und richtig? Muss ich dabei die höhere Radiation und den evtl. resultierenden Peak beachten?

Die max. mögliche Stromeinspeisung ergibt sich aus der max. Wechselrichter-Strom. Ist damit von der Systemauslegung abhängig. Die hohe Einstrahlung ist bei der WR-Auslegung zu beachten, aber nicht bei der Netzanbindung.

Zitat:

(B) Wie viele Wechselrichterleistung ist in meinem Fall ratsam? 9 x 6000 reicht? Oder sollen es 10% mehr sein wegen der Radiation? Muss ich beachten, dass im ersten Jahr die Module bis zu 25% mehr leisten als Nennleistung? Ich muss Module nach dem AS4777 Standard kaufen.

Die Modulangaben sind schon mal gut. Es erspart uns aber viel Sucharbeit wenn du den Hersteller und Typbezeichnung des Moduls angibst. Ob die Module bereits vordegradiert sind lässt sich ohne genaue Modulbezeichnung nicht sagen. Bei manchen Herstellern ist eine bis zu 30% höhere Anfangsleistung zu berücksichtigen, andere liefern Module aus die bereits die Anfangsdegration hinter sich haben.

Zitat:

(C) Wechselrichter: ist es sinnvoller, noch kleinere Wechselrichter zu installieren, dafür eine höhere Anzahl? Oder ist dies egal? Gäbe es Leistungsunterschiede? Oder Vorteile beim Ausfall eines Strangs? Soll ich allenfalls 9 x 6000 + 1 x 3800 kaufen?

Der einzige Vorteil vieler kleiner Wechselrichter ist das der Ertragsverlust bei einem Defekt geringer ist, allerdings steigt auch die Ausfallwahrscheinlichkeit bei mehreren Geräten an. Generell ist eine Auslegung mit "großen" WR vorteilhaft, sowohl technisch als auch im Invest. Gibt es Vor-Ort einen SMA-Stützpunkthändler/Servicepartner, hat der entsprechend die Möglichkeit Austauschegräte im Schadensfall zeitnah zu stellen? Aus deinen Posting lese ich heraus das du bereits Kontakt zu SMA und eine WR-Auslegung hast. Stell die Auslegung doch mal hier rein, dann können wir etwas konkretes bewerten.

Zitat:

(D) Ich kann momentan noch frei wählen, wo ich den Zähler hinpflanze und wie ich die Module auslege. Ein Modul ist 40W. Wie weiss ich denn, wie man solch ein System optimal auslegt? Ich habe den Verlustrechner von SMA in Excel. Dort sehe ich z.B. ab welcher Kabellänge ich ein dickeres Kabel wählen soll. Aber ich weiss nicht, wo anzufangen - ganz generell wie auszulegen. Wer kann mich beraten?

Besorg dir von SMA die Tools Genau und SunnyDesign, damit lassen sich WR auslegen. In Australien ist die AS 4777 noch Pflichtlektüre.

Zitat:

Ich habe hier oft gelesen, dass ein WR mit Transformator nicht gut ist. Wieso?

Kann man so nicht sagen! Die SMA 6000A, etc. sind technisch gut, allerdings haben die TL-Versionen (Trafolos) einen etwas höheren max. Wirkungsgrad. Das ist aber nicht entscheidend.

Zitat:

SMA sagte mir, dass ich entweder 5 oder 10% mehr Inverterleistung installieren soll wegen der Radiation. Wie kann ich dies _genau_ berechnen?

...eine Rolle spielt auch die thermische Belastung. Bei der Dimensionierung. Ein Auslegungsfaktor im Bereich von über 1,05 ist in Ordnung.

Zitat:

Aber ich könnte vielleicht ein Kühlzimmer bauen auf dem Feld?

Der Bau eines belüfteten Betriebsraum ist nicht unbedingt notwendig (hat aber einige Vorteile), sorge aber zumindest für Schatten. Wegen der notwendigen Abständen zwischen den WR wird ein Raum mit ca. 4m x 2m benötigt. Der SMA 6000A ist bis zu 60 °C Umgebungstemperatur zugelassen, das sollte auch in der Wüste ausreichen. Die dauerhafte Wärmebelastung ist natürlich für die Lebensdauer der Geräte abträglich, damit wirst du aber leben müssen.

Stell mal die bisherige Auslegung, Standort, Modulbezeichnung und -Typ hier ein. Das macht es leichter zu antworten.

Sonnige Grüße

Alex

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hallo

Also ich frage hier, weil es für mich die einzige Möglichkeit ist, zu guten Antworten zu kommen. Weder der WR-Verkäufer noch die lokalen Elektriker oder PV-Installatuere haben Ahnung. Ja nicht einmal die Elektriker des Energieunternehmens (gibt nur eines) wissen Bescheid.

Ich habe viele Fragen zum WR und deren Auslegung. Wir installieren 50kW.

(A) Überdimensionierung
Anscheinend müssen wir hier bei uns in der Wüste wegen der hohen Radiation) die WR-Leistung überdimensionieren. SMA sagte mir, 5-10% darüber.
Zusätzlich ist bei den gewählten A-Si-Modulen anfangs bis zu 15% mehr Leistung als die angegebene Nennleistung erreichbar.
FRAGE: lohn es sich, mehr WR-Leistung zu installieren um diese Monate abzusahnen? Stimmt es, dass danach wegen der Überdimensionierung der Wirkungsgrad abnimmt? Falls ich nicht überdimensioniere, gehen die WR schneller kaputt? Und: wieviel Prozent soll ich wegen der Radiation überdimensionieren? Gibt es da Tabellen?

(B) WR sollen für amorphe Module geeignet sein. Auf welche Werte muss ich achten?

(C) ERDUNG
Wie kann ich erfahren, ob ich die Module erden muss? Wer entscheidet das?

(D) ANZAHL
Muss die Anzahl der WR immer ducrh 3 teilbar sein weil an jedem DC-Trennschalter genau 3 Stränge angeschlossen werden? Oder macht der gute SMA WR das "von selber"? Was ist, wenn ein Inverter aussteigt: geht dann der ganze Strom der 2 andern WR auch flöten.

(E) REGELUNG
Wenn sich die Intensität der Sonnenstrahlung ändert, ändert sich die ganze Kennlinie. Mit einer elektronischen Regelung muß dafür gesorgt werden, daß Solarzellen immer im MPP betrieben werden, um ihnen die maximale Leistung zu entnehmen. --> hat mein SMA WR das oder sollte ich mir Software oder andere Zusätze kaufen?

Forumsinventar Angemeldet: 09.11.2007 Beiträge: 1210

Hi DesertASi,

also ganz so einfach ist das nicht, Du wirst uns schon genauer Deinen Standort sowie die lokalen Minimal- und Maximaltemperaturen über das Jahr gesehen geben, die sowohl die Module als auch die WR sehen. Über den genauen Aufstellungsort des WR hast Du Dich auch noch nicht ausgelassen, die mögen es nämlich kühl und das könnte problematisch werden...

Ad A. Kleines Beispiel: Kaneka K60 an einem SB3800
In Deutschland könnte er 18x4 Module bei bis zu 1000W/m2 Einstrahlung vertragen, das ergibt einen MPP-Spannungsbereich von 212 - 318 V bei 3434 - 5158 W (für Temperaturen von 75°C - -20°C). Beim gleichen (wenn auch unrealistischem) Temperaturbereich, aber 1500W/m2 Einstrahlung, blieben für den gleichen Leistungsbereich nur noch 12x4 Module übrig. In der Praxis werden es wohl aufgrund der höheren Temperaturen u.U. auch ein 13. String möglich.

Ad B. I.d.R. werden trafobasierte WR benötigt, oder explizit vom Modulhersteller freigegebene trafolose WR wie z.B. die AT-Serie von Sunways.

Ad C. Das sollte Dir der entsprechende Modulhersteller sagen.

Ad D. Mit der DC-Seite hat das überhaupt nichts zu tun. Wenn überhaupt, dann mit der Schieflast auf der AC-Seite. Hier darf (für Deutschland) die Gesamtnennleistung je Phase sich nur um 4600W unterscheiden. In anderen Ländern und bei anderen Stromversorgern variieren diese Werte u.U. (Belgien z.B. 3kW).

Ad E. Jeder WR hat normalerweise diese Regelung implementiert, externe werden eher schlechter sein. Bei den SMAs ist das enthalten, wenngleich es hier zu anderen Herstellern mehr oder weniger große Unterschiede bestehen (sowohl pro als auch kontra).

Ciao

Retrerni

Verfasst am: 05.08.2008, 19:40

@desert

habe zwei Deiner Threads zusammen geführt, bitte eröffne keine weiteren Threads für Dein Wüstenprojekt, sondern bleibe in einem Thread.
Danke und Gruß Helios

Verfasst am: 06.08.2008, 03:03

Retrerni hat Folgendes geschrieben:

Du wirst uns schon genauer Deinen Standort sowie die lokalen Minimal- und Maximaltemperaturen über das Jahr gesehen geben, die sowohl die Module als auch die WR sehen.

Ad A. Kleines Beispiel: Kaneka K60 an einem SB3800
In Deutschland könnte er 18x4 Module bei bis zu 1000W/m2 Einstrahlung vertragen, das ergibt einen MPP-Spannungsbereich von 212 - 318 V bei 3434 - 5158 W (für Temperaturen von 75°C - -20°C). Beim gleichen (wenn auch unrealistischem) Temperaturbereich, aber 1500W/m2 Einstrahlung, blieben für den gleichen Leistungsbereich nur noch 12x4 Module übrig. In der Praxis werden es wohl aufgrund der höheren Temperaturen u.U. auch ein 13. String möglich.

Hi Retrerni, hi DesertASi,

du hast zu Recht die fehlende Standortangabe aufgeführt, dennoch dürfen wir annehmen, dass dieser sich nicht auf der Venus befindet.

Außerhalb der Erdatmosphäre (aka Weltraum) ist die Sonneneinstrahlung mit 1.367 W/m² definiert (Solarkonstante E0, bzw. AirMass 0).
Diese ist zwar nicht so konstant wie die Definition suggeriert, schwankt aber abhängig vom (11-jährigen) Sonnenfleckenzyklus nur um etwa +-4 W/m².
Auch wenn die Solarkonstante (nur) ein Mittelwert aus der Einstrahlung bei dem niedrigsten und dem höchsten Abstand zwischen Erde und Sonne ist (1.325 - 1.412 W/m²), erreicht auch die maximale Einstrahlung im erdnahen Weltraum nicht den von dir genannten Wert von 1.500 W/m² (bzw. erst in etwa 1.100.000.000 Jahren da die Strahlungsleistung der Sonne in 1 Ga um etwa 10% steigt).

Beispielhaft sei die libysische Wüste genannt, wo je nach Inklination maximal etwa 1.130 W/m² erreichbar ist (AM 1,00, nicht bei stationären Anlagen mit für das Jahr optimaler Neigung).

Ich behaupte, dass unter Berücksichtigung der Zelltemperaturen die Spitzenleistung pro kWp dort niedriger als an meinem Standort sein wird (April 1.053 W/m² bei gegebener DN, zudem T < 25° C).

WR müssen in der Wüste also bezogen auf die Spitzenleistung nicht wesentlich großzügiger dimensioniert werden.

Allerdings muss man berücksichtigen, dass die hohen Einstrahlungswerte nicht nur für die Dauer von 1 Stunde, sondern über Stunden vorliegen.
Zudem weisen die meisten WR ihren höchsten Wirkungsgrad im mittleren Leistungsbereich auf, eine Überdimensionierung von bis zu 10% erscheint mir daher sinnvoll.

Wesentlicher sind aber sicherlich die von dir angesprochenen Stringspannungen - und dafür müsste DesertASi einmal das Geheimnis seines Standorts lüften und etwas zu den geplante Modulen schreiben.

Gruß hgf

NB: Ich habe die diversen Threads von DesertASi sehr wohl wahrgenommen, wollte aber angesichts der zurückhaltenden Angaben mich nicht zu einem Projekt äußern, dass wohl eher professionelle Beratung verlangt - aber 1.500 W/m² reizt dann doch zu einem Kommentar.

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Standort der Anlage:

N30°57’9”, E35°23’33”

Radiationsdaten:
TMY annual global horizontal total: 1897 (habe nicht die Werte der Direkteinstrahlung genommen weil ich ja keine thermische Anlage haben werde).
Hier hat es den Graphen:
http://www.mni.gov.il/NR/rdonlyres/58276529-6C3B-4A26-8EA6-94D39B46DC4F/0/TMYv4_Eng_text.pdf
--> allerletzte Seite

Achtung (keine Ahnung ob relevant):
Wir liegen ca. 360 meter unter Meeresspiegel. GPS geht schon mal nicht. Und die Schatten sind wohl anders (hat Hügel rundherum).

PANELS
Typ: A-Si
Technologie: Dual-Junction mit laser edge isolation
Lamination: Doppelglas mit EVA
Rahmen: Anodierte Aluminiumlegierung
Cell pseudo-square: 16x1245mm (was immer das auch ist)
Abmessung: 643 x 1253 x 37 mm
Gewicht: 14.7 kg

Voc: 61V
Vmp: 46V
Isc: 1.0A
Imp: 0.87A
Pm: 40W

Junctionbox: TÜV & IP65 (das ist gut oder?)
Kabel: 4.0mm2, 1 Meter lang
Connection: MC4 connector

Betriebstemperatur: -40 bis 85 Grad
Maximale Systemspannung: 600V DC

Reichen diese Angaben oder soll ich vom Hersteller noch andere Angaben erfragen?
Die Temeraturangaben habe ich:
alpha(Isc): +0.09%/Grad
beta(Voc): -0.28%/Grad
gamma(Wp): -0.19%/Grad

WR: 9 x SMC 6000A (reicht also Deiner Meinung nach eher nicht?)
SMA hat keine Daten für unseren Standort, nur für Tel Aviv.
Beim Programm haben wir 7 Module pro String, 4mm2-Kabel....
aber eben auf Tel Aviv basierend.

Kennt jemand vielleicht einen Experten der in heissen Klimas installiert hat und den wir beauftragen können?
Hier hat wirklich vor Ort keiner eine Ahnung, da ganz neues Thema (neues Gesetz erst seit 1. Juli 2009).

Beste Grüsse aus Sodom,
Desert

Verfasst am: 06.08.2008, 06:32

DesertASi hat Folgendes geschrieben:

Standort: N30°57’9”, E35°23’33”

TMY annual global horizontal total: 1897

Wir liegen ca. 360 meter unter Meeresspiegel (hat Hügel rundherum).

junctionbox: TÜV & IP65 (das ist gut oder?)

Typ: A-Si
gamma(Wp): -0.19%/Grad

Hallo Desert,

also weder Libyen noch Australien.

Ich habe für den Standort eine Höhenangabe von -373 m a.s.l. gefunden (wobei above schon etwas paradox klingt).
Somit ein Horizont der bis etwa 3° reicht, sich aber eher bei einer nachgeführten Anlage ertragsmindernd auswirkt.

Bei einer stationären Anlage, die eine optimale Neigung von 27° bei Südausrichtung hätte, erhalte ich bei Systemverlusten von 8% (die mit diesem guten TK der gewählten Module erreichbar sein sollten) einen Jahresertrag von 1.550 kWh/kWp.
Das ist im Vergleich zum Alpenvorland nicht sensationell viel höher und niedriger als z.B. in Andalusien.

Eine nachgeführte Anlage sollte auf 2.030 kWh/kWp kommen, wäre aber bei dem niedrigen Wirkungsgrad der Module sicherlich nicht wirtschaftlicher.

Noch eine Anmerkung zur WR-Auslegung:

Die unter der Annahme mit Wüste sei ein Gebiet wie die Libyische Wüste gemeint getroffene Empfehlung die WR bis zu 110% auszulegen gilt hier nicht.

Bei Wahl der für den maximalen Jahresertrag optimalen Neigung von 27° wäre die maximale Einstrahlung 1.020 W/m², also niedriger als hier am Ammersee.
Eine 100% Dimensionierung sollte daher genügen, ob für die anfangs höhere Modulleistung die WR größer ausgelegt werden sollten, kann Retrerni sicherlich besser beurteilen (wie liegen die Strings zu Beginn, wie nach Abschluss der Degradation im Spannungsfenster der WR? Lohnt sich dies witschaftlichen überhaupt?), wenn die genaue Anzahl der Module bekannt ist (wurde evtl. schon in einem anderen thread genannt).

IP65 ist "gut", d.h., outdoor geeignet.

Gruß hgf

Öfters hier Angemeldet: 03.08.2008 Beiträge: 12

Hallo hgf

Danke für Deine Antwort!

Ich bin etwas geschockt: sind wir hier nicht besser als in Tel Aviv, wo es grau ist und regnet im Winter?
Hier haben wir 330 Sonnentage mit 6-12 Sonnenstunden pro Tag.
Wie kann das sein? Die Radiation ist hier ja einer der höchsten der Welt (anscheinend).

Wie hast Du die 1550 denn berechnet? Aufgrund der geografischen Lage? Oder bereits inkl. der Radiationsdaten?

Wir können max. 1250 der A-Si 40W Module installieren.
Laut SMA in Tel Aviv würden wir 1643kWh/kWp erreichen.

Bester Gruss,
Desert