(Paralelle) Stringplanung bei Schatten

  • Hallo zusammen,


    ich habe mir einiges angelesen über die Stringplanung und vieles weitere und weil die Unterhaltung mit meinem Solarteur etwas unerwartet verlief möchte ich mal darstellen, was ich bisher so verstanden haben, bzw. eher glaube verstanden zu haben und die Gemeinschaft hier Fragen ob dies denn so richtig ist.


    Hier ist eine tolle Grafik die ich aus dem MPPT-Artikel von Wikipedia entnommen habe und um den orangen Punkt+Linie ergänzt habe:


    Die Beschriftung sagt mir, dass die schwarze Linie eine Beispiel für einen String aus 10 Modulen ist, bei dem 2 Module verschattet sind und nur 20% der Sonneneinstrahlung erhalten, die die übrigen Module erhalten. Die blaue gestrichelte Linie stellt den String ohne Verschattung dar.


    Ohne den Schatten wäre als bei einer Stringspannung von grob über den Daumen gepeilt 285V in diesem Beispiel optimal und würde 2279W bringen. Wegen der Verschattung sind tatsächlich aber mehr so 225V optimal. Durch das Absenken der Spannung gehen die Bypassdioden der verschatten Module auf und diese spielen dann einfach nicht mehr mit. Wir verlieren also 2 von 10 Modulen, also 20% der Leistung ungefähr. Bzw. im Beispiel steht 20,5% ich nehme an ganz ohne Verluste geht es nicht. Im Beispiel oben steht, dass die verschatteten Module noch 20% Sonneneinstrahlung bekommt, aber den Anteil verlieren wir komplett. Das ist soweit ich es verstanden habe der Teil, den wir noch retten könnten, wenn wir einen Optimierer an den 2 verschatteten Modulen hätten, richtig? Normalerweise produziert das verschattete Modul aber so wenig Strom, dass sich der Optimierer einfach nicht lohnt? Das bedeutet, Optimierer können dann sinnvoll sein, wenn ein Modul häufig einen sehr leichten Schatten abbekommt, zum Beispiel durch eine Stromleitung die irgendwo durch den Himmel schwebt?


    Soweit zu Schatten in einem einzelnen String. Jetzt nehmen wir mal an, wir haben eine einzelne, lange Reihe mit 20 Modulen und nur einen MPPT für den das zu viele Module an einem Strang sind (nehmen wir mal an der Wechselrichter ist vorgegeben). Also entscheiden wir uns 2 paralelle Strings zu je 10 Modulen zu bilden. Dazu nehmen wir erstmal ganz simpel 10 Module die benachbart sind zusammen und die verbleibenden 10 zusammen:

    AAAAAAAAAABBBBBBBBBB


    Am Abend verschatten die Module eins nach dem anderen. Nachdem das zweite Modul verschattet ist hat der eine String zwei verschattete Module und der andere String garkeine verschatteten Module. Würde der MPPT jetzt nach der Grafik oben für den verschatteten String gehen würde er auf 225V fahren. Das blöde ist, der unverschattete String wäre zwangsweise ebenfalls auf 225V. Damit bringt der zweite Strang die Leistung, die ich orange oben eingezeichnet habe. Damit verliert nicht nur der verschattete String 20% seiner Leistung, sondern der unverschattete String verliert ebenfalls 15%. Das ist natürlich eine bescheuert. Sofern wir die Verkabelung nicht ändern kann der MPPT einen Kopfstand machen, aber viel mehr Leistung als das bekommt er nicht raus. Mit 230V wären vermutlich ein paar Watt mehr drin, aber das war es dann auch.


    Also ändern wir die Verkabelung. Wir nehmen die Module immer Abwechselnd an den String:

    ABABABABABABABABABAB

    Wenn jetzt der Schatten rein zieht und die ersten zwei Module Schatten haben, hat jeder String ein Modul verschattet, der MPPT nimmt die passende Spannung und wir verlieren nurnoch ca. 10% Leistung und nicht wie vorher 17,5%, richtig? Und mehr können wir (ohne Optimierer) auch nicht rausholen, ja? Selbst ein getrennte MPPT würde nicht all zu viel bringen... Nur in dem Moment wo gerade eine ungerade Anzahl Module verschattet ist wäre es günstiger mit zwei MPPT zu arbeiten?


    Bonusfrage: Was würde passieren, wenn ich zwei parallel geschaltete Strings habe, in einem ist ein Modul verschattet, aber das verschattete Modul hat einen Optimierer? Hebt der Optimierer die Spannung dann so an, dass die Spannung gleich bleibt und der unverschattete String weiterhin volle Leistung bringt?


    P.S.: Bitte keine tiefgreifende Diskussion über den Sinn und Unsinn von Optimierern. Es geht mir wirklich nur um das technische Verständis, was hier die physikalischen Vorgänge sind.

  • Viel Text ... mir zu viel.

    Stelle ein Bild vom Dach ein ... google Luftbild dazu ... wie stark ist der Schatten denn?
    Parallele Strings und Schatten ist nicht optimal ... je nach Belegung gibt es aber immer alternative Lösungen.

    18x Heckert NeMo 60P, SMA SB4000TL-21, SunnyHomeManager, mit Metalldachpfannen, Ausrichtung +30° Dachneigung 35° in Betrieb seit 17.04.2014
    Seit 23.04.2016 Ausrichtung -150 Dachneigung 13° mit 6x 315Wp Astroenergy (große 72-Zeller) am SMA SB1.5

  • Stelle ein Bild vom Dach ein ... google Luftbild dazu ... wie stark ist der Schatten denn?

    Auf die Idee danach zu Fragen kam ich wegen dieser Anlage: 59889 | 65.65kWp || 984€ | Heckert-Solar


    Stringplan und Foto vom Schatten auf Seite 2 (aktuell neuester Post). In dem Thread hier habe ich jetzt absichtlich alles etwas generalisiert, einfach um die physikalischen Hintergründe zu verstehen.

  • Wenn man 2 Strings parallel schaltet und nur einer hat Schatten, dann wären 2 MPPT optimal.

    Zu versuchen mit einer Zickzack Anordnung die Schatten zu überlisten ist nicht ratsam, da sinkt die Spannung der Anordnung schnell unter dem MPPT Bereich.

    Daher bei Schatten immer möglichst lange Strings bauen, verschattete Bereiche werden durch Bypass Dioden überbrückt und die Spannung bleibt lange im MPPT Bereich.