Wie verändert sich DC-Spannung bei Teilverschattung ?

Verfasst am: 18.10.2007, 19:22

Hallo zusammen,

ich möchte gern verstehen, wie und warum unsere PV-Anlage auf Teilverschattung reagiert. Ich habe mal die Leistungskurven und Spannungskurven vom 15.10. (sonniger Tag) und heute (durchwachsen) verglichen. Hier zu sehen:
http://www.ewetel.net/~andrea.schnieder/solar/special.htm
Vormittags zwischen 9:00 und 10:30 wird String 1 (rote Kurven) teilweise durchs Nachbarhaus verschattet.
Was ich nicht verstehe, ist, wie die Spannung darauf reagiert. Am 15.10. ist die Spannung des Strings auf 360 V runtergegangen während der Verschattung. Heute ist die Spannung auf 540 V hochgegangen während der Verschattung.
Was passiert da? Hat das mit den Bypass-Dioden zu tun? Haben die Dioden am sonnigen Tag durchgeschaltet, heute nicht?

Verfasst am: 18.10.2007, 21:30

Hallo apfelsol,

seit einiger Zeit beoachte ich Schattenanlagen. Diese verhalten sich bei Teilverschattung nicht immer gleich...
Erst einmal habe ich Eure Anlagenkonfiguration suchen müssen.

Kaco-WR drücken morgens ihre Mpp-Spannung runter, sie belasten den String recht stark. Wenn ein paar verschattete Module im String sind, brechen die Bypassdioden durch... der WR merkt die Leistung dort unten und hält die Spannung unten. Man sieht dass die Leistung am 15.10 gegen 10Uhr noch einmal einbricht. Dies spricht eigentlich dafür, dass dann nicht mehr die Bypässe die Leistung bestimmen, sondern teilverschattete Module den Strom begrenzen.

Weiter runter als 350V kommt der 3500 nicht, das ist die Trackinggrenze. Wenn zu viele Module morgens verschattet sind wird diese Methode auch nicht erfolgreich sein. Wenn die Bypässe nicht mehr durchgebrochen sind wird ein genau arbeitender Tracker sie nicht mehr finden. Dann geht die Spannung hoch. Der Strom richtet sich wieder nach dem am stärksten teilverschatteten Modul. Wenn der Tracker die Belastung erhöht und die Spannung des Strings abnimmt realisiert der Tracker einen Leistungsverlust und nimmt wieder Last weg, die Spannung geht wieder hoch. Die besonnten Module sind dabei fast auf Leerlaufspannung, da sehr wenig belastet. Somit ist die ganze Stringspannung im Teilschattenfall sehr hoch.

Das Normalverhalten von vielen Wechselrichtern ist heute, dass die Mpp-Tracker so genau arbeiten, dass die Bypässe nicht aktviert werden wenn die Verschattung eintritt. Das morgendliche Runterhalten der Spannung scheint z.B. bei Kaco extra so programmiert zu sein, um bei morgendlicher Verschattung die Bypässe zu aktivieren. Andere WR tun dies nicht.

Im Forum wurde schon mehrfach kundgetan "Bypässe dienen zum Schutz des Moduls". Gelegentlich hört man aber auch "ach die Module haben doch Bypässe, die springen bei Verschattung an und der Strom fließt am Modul vorbei, alles nicht so schlimm". Auf letzteres ist mit Sicherheit kein Verlaß. In der Regel ist es möglich und wahrscheinlich, dass ein verschattetes Modul die Leistung des ganzen Strings auf den maximalen "Schatten"strom durch die Zellen eben jenes Moduls begrenzt.

Gruß
fischkopp

Verfasst am: 18.10.2007, 22:09

Fischkopp hat Folgendes geschrieben:

Kaco-WR drücken morgens ihre Mpp-Spannung runter, sie belasten den String recht stark.

Das Normalverhalten von vielen Wechselrichtern ist heute, dass die Mpp-Tracker so genau arbeiten, dass die Bypässe nicht aktviert werden wenn die Verschattung eintritt. Das morgendliche Runterhalten der Spannung scheint z.B. bei Kaco extra so programmiert zu sein, um bei morgendlicher Verschattung die Bypässe zu aktivieren. Andere WR tun dies nicht.

Aha, also gibt es bei verschiedenen WR verschiedene "Philosophien", wie der Tracker arbeiten soll?
Ist die Vorgehensweise von Kaco-WR denn in unserem Fall positiv zu bewerten, oder würde ein anderer WR besser mit der Verschattung umgehen?

Fischkopp hat Folgendes geschrieben:

Im Forum wurde schon mehrfach kundgetan "Bypässe dienen zum Schutz des Moduls". Gelegentlich hört man aber auch "ach die Module haben doch Bypässe, die springen bei Verschattung an und der Strom fließt am Modul vorbei, alles nicht so schlimm". Auf letzteres ist mit Sicherheit kein Verlaß. In der Regel ist es möglich und wahrscheinlich, dass ein verschattetes Modul die Leistung des ganzen Strings auf den maximalen "Schatten"strom durch die Zellen eben jenes Moduls begrenzt.

Ja, beide Aussagen sind mir schon begegnet. Wenn ich das richtig verstanden habe, hängt es von der Vorgehensweise des Trackers ab, ob der WR mit Durchbrechen der Bypässe ein Leistungsmaximum findet oder sich damit begnügt, was die verschatteten Module an Strom durchlassen.
Und offensichtlich kann ein und derselbe WR unter geringfügig veränderten Bedingungen völlig anders reagieren.
Danke für Deine ausführliche Antwort!

Verfasst am: 18.10.2007, 22:42

Genau!
Im Regelfall hat der Tracker es mit einem Leistungsmaximum zu tun. Wenn er genau arbeitet bleibt er immer auf diesem Maximum.
Bei eintretender Verschattung ändert sich die Situation, es gibt dann 2 plötzlich Maxima... Ein viel kleineres ohne Diodenaktvierung bei hoher Spannung und ein höheres mit Aktivierung der Dioden bei niedriger Spannung. Leider mutiert das alleinige zum kleineren Maximum...
... und Wechselrichter bleibt bei seinem Spatz in der Hand...

Wie schnell & genau Wechselrichter regeln, Schärfe des Schattens, wie der Schatten zu den Modulen gelagert (quer oder längs), Anzahl der Dioden im Modul etc. wird sicher einen Einfluss auf Verhalten des Module bei Teilschatten haben.

Zitat:

Ist die Vorgehensweise von Kaco-WR denn in unserem Fall positiv zu bewerten, oder würde ein anderer WR besser mit der Verschattung umgehen?

Hängt wohl von der Häufigkeit der Verschattungen morgens ab.
... bei Verschattung ist die Strategie besser, da man mehr Leistung "findet" wenn die Dioden zum Durchbrechen gebracht werden.
... wenn keine Verschattung vorliegt entfernt sich der Tracker kurzfristig vom Mpp.
... ein Test der Trackinggenauigkeit bewertet würdes dieses Verhalten wahrscheinlich nicht gut heißen.

SMA, Solarmax & Mastervolts fangen morgens mit der Spannung oben an...
Kaco, Sunways & Fronius fangen unten an.
Tendiere dazu, die letzten drei morgens für besser zu halten... Wink

Gruß
Fischkopp

Verfasst am: 22.10.2007, 01:12

Ich hätte da ein schönes "Verschattungs-Diagramm"
An dem Tag gab es einen heftigen Scheeschauer. Ich geh davon aus, dass der nach unten rutschene Schnee die Module teilweise verschattet hat, gesehen hab ich es leider nicht. Dadurch ging die Spannung zurück, die Leistung stieg sogar mit zunehmender Bewölkungsauflockerung an. Das müsste also so ein typischer Fall sein, bei dem die Dioden verschattete Module überbrückt haben.

Verfasst am: 22.10.2007, 10:34

Hallo Wiese,

schönes Wetter habt Ihr da unten... Cool

Die Graphik ist schon spannend... überschlägig von 7 Modulen in jedem Deiner beiden Strings wurden die Dioden aktiviert. Dann wurden die Module quasi synchron wieder frei.
Was mich nur an der Graphik verwundert, ist, dass obwohl wesentliche Teile des Modulfeldes sich verabschiedet haben, die Leistung nicht noch weiter einbricht.
Man konnte aber schon vor der Aktivierung der Dioden sehen, dass der WR noch fröhlich am Suchen war. Die Leistung lag ja auch nur bei ca. 5%, da bricht die Zellenspannung wahrscheinlich auch sehr schnell bei ein bißchen mehr Belastung zusammen - vielleicht findet der WR deshalb auch die Bypässe?!

Brauchen jetzt also nur noch einen Sonnentag mit kurzzeitigem Schneefall... Mr. Green

Gruß
fischkopp

Verfasst am: 22.10.2007, 15:20

Hi Fischkopp

ja, heute ist es schon wieder sonnig Cool

ich bin auch gespannt, wie das im Winter wird, es wird ja der erste für meine Anlage.
Ich hab mich übrigens auch gewundert, dass es keinen Leistungseinbruch gab. Aber die Daten sind ja auch nur 5 Minuten-Mittelwerte, da fallen kurze Einbrüche dann ja nicht mehr auf, und es wurde nach dem Schauer auch schnell wieder heller.
Dass die beiden Strings "gleichzeitig" die Spannung ändern, also die Dioden so schön syncron durchschalten, liegt auch an der exakt gleichen Aufteilung. Ich habe rechts und links von der Gaube jeweils einen String. Mein Solateur meinte, dass das besser sei wie einen String oben und einen unten. Da hat er wohl richtig gelegen.

Peter