Auswirkung der Stringlänge auf den Ertrag (meiner Anlage)

  • Ausgangspunkt:

    Ich habe eine Anlage mit 16 Modulen und 6kWp Nennleistung an einem Plenticore Plus 5.5. Bedingt durch die Waldlage habe ich bis etwa 11 Uhr diffuse Schatten von Birken, die östlich und südöstlich des Hauses stehen. Abends beginnen die Gaube und Bäume im Westen Schatten auf die benachbarten Module der unteren Reihen zu werfen.

    Der Solateur hat die 16 Module in zwei Strings aufgeteilt, einen mit neun und einen mit sieben Modulen. Der lange String enthält vier Tigo-Optimierer, der kurze einen. Die Optimierer befinden sich an den drei Modulen entlang der Gaube und an den anderen beiden unteren Modulen, also dort, wo besonders viel Schatten fällt (hat jemand im Bereich 38518 einen Tigo-CCA zu verleihen?).


    Ich hatte in der Planungsphase eingeworfen, dass der Wirkungsgrad des Wechselrichters laut Datenblatt höher sei, wenn man nur einen lagen String nutzen würde. Das wurde ohne Angabe von Gründen verneint, und ich habe nicht weiter nachgebohrt, weil ich ja im Hauswirtschaftsraum aus den beiden Strings einen langen String stecken kann.


    Für mich stellte sich jetzt die spannende Frage, wie groß der Unterschied ist zwischen einen langen oder zwei kurzen Strings.


    Was spricht für einen langen String:

    • höherer Wechselrichter-Wirkungsgrad
    • Bei Verschattung eines oder zweier Module ist der relative Spannungseinbruch nicht so groß und die Anlage kann Leistung erzeugen, wo bei zwei kurzen Strings schon einer ausfällt.

    Was spricht für zwei kurze Strings:

    • Bei stark unterschiedlicher Verschattung können die zwei MPPTs deutlich verschiedene Ströme stellen und damit Leistung retten (Abbildung 2).
    • Bei zwei Strings liegt die untere MPPT-Grenze bei Nennleistung nur bei der Hälfte der Spannung, die bei einem String gilt: Gerät ist ein Kostal Plenticore Plus 5.5, die Spannung bei Nennleistung im Ein-Tracker-Betrieb beträgt 450...720V, im Zwei-Tracker-Betrieb beträgt sie 225...720V.

    Wissen durch Messen

    Gewissheit gibt es nur durch Messung. Aber wie? Die Erträge variieren von Tag zu Tag so sehr, dass ein direkter Vergleich nicht möglich ist. Lösungsansatz: Westlich der Gaube sitzt ein Balkonkraftwerk. Dieses hängt an einer Fritz!DECT-Steckdose mit Verbrauchsmessung. Es kann für jede Anlage die tägliche Anzahl der Nennlaststunden (kWh/kWp) berechnet werden. Der Quotient aus den Nennlaststunden von großer Anlage zu kleiner Anlage gibt an, wie gut die Anlagen relativ zueinander arbeiten. Eine 1 bedeutet, dass die große Anlage bezogen auf die Nennleistung so gut ist wie die kleine. Ein Quotient größer 1 bedeutet, dass die große Anlage besser war und kleiner 1, dass sie schlechter war.

    Im Hinterkopf muß man dabei halten, dass die große Anlage mit einer weichen 70%-Begrenzung arbeitet und dies nur teilweise durch den 5,12kWh-Speicher kompensiert wird. Auch ist die Verschattung durch die südöstlichen Bäume bei der großen Anlage stärker.

    Wenn jede Konfiguration einige Tage gemessen wird bekomme ich hoffentlich aussagefähige Ergebnisse, die einen deutlichen Einfluß der Stringlänge auf den gemittelten Quotienten zeigen.

    Meßdaten:

    Es existieren 22 Datensätze für zwei kurze String und 14 Datensätze für einen langen String (Abbildung). Bei einer ersten Betrachtung fällt auf, dass die Verhältnisse bis auf Ausnahmen kleiner sind als 1. Dies ist in (Abbildung) gut zu sehen – an den meisten Tagen streuen die Zahlen um etwas über 0,9, die große Anlage hat also bezogen auf ihre Nennleistung gesehen knapp 10% weniger Ertrag. Dies gilt für beide Konfigurationen, also mit einem langen wie auch zwei kurzen Strings.

    Weiter fällt auf, dass es Tage gibt, an denen das Verhältnis deutlich oberhalb von 1 liegt. Bei näherer Betrachtung ist erkennbar, dass dies an Tagen ist, die insgesamt einen recht niedrigen Ertrag hatten. Die Folgerung ist, dass die große Anlage mit schwachen Lichtverhältnissen erheblich besser umgehen kann als die kleine. Da nicht genug solcher lichtschwachen Tage vorliegen, kann keine Aussage getroffen werden, welche Konfiguration hier besser abschneidet. Es sollten ähnlich Messungen im Winter vorgenommen werden, um hier eine Aussage treffen zu können.

    Im letzten Bild ist das Ertragsverhältnis aufgetragen über dem Ertrag der kleinen Anlage. Hier ist gut erkennbar, dass beide Stringlängen sich vergleichbar verhalten – ab einem Tagesertrag von zwei Nennleistungsstunden haben beide Konfigurationen vergleichbare Erträge. Unterhalb dieses Tagesertrags steigt bei beiden Konfigurationen das Verhältnis zu Gunsten der großen Anlage sichtbar an; es fehlen aber genug Datenpunkte, um hier eine Aussage zu treffen, welche Konfiguration besser ist.

    Schlußfolgerungen:

    • Die Stringlänge zeigt für meine Anlage keinen deutlich sichtbaren Einfluß auf den Ertrag. Es kann nicht pauschal gesagt werden, dass ein langer statt zwei kurze Strings bessere Erträge erzeugt, es spricht aber auch nichts gegen einen langen statt zwei kurze Strings.
    • Die große Anlage zeigt in beiden Konfigurationen nennleistungsbezogen einen geringeren Ertrag als das Balkonkraftwerk. Dies kann an den oben genannten Gründen liegen, möglicherweise arbeiten die TIGO-Optimierer mit der ausgelieferten Software auch nicht optimal.
    • Bei sehr niedriger Einstrahlung verliert das Balkonkraftwerk deutlich an Leistung. Der Wirkungsgrad des Mikrowechselrichters scheint im unteren Leistungsbereich stark nachzulassen.

    (Vielleicht ist mein Ergebnis für hgause interessant).

  • Wissen durch Messen

    weil ich ja im Hauswirtschaftsraum aus den beiden Strings einen langen String stecken kann

    Und was hat dieses Szenario ergeben? Das ist doch der einfachste Test, oder?

    20.12.11: 11,28 kWp | 22 (-10°) + 26 (-100°) Q.PRO 235 | STP 10000TL-10

    26.03.12: 9,18 kWp | 18 (80°) + 18 (-100°) Q.PEAK 255 | STP 8000TL-10

    17.08.15: 5,72 kWp | 22 (80°) Q.PRO 260 | STP 5000TL-20

    alle DN 22°


    FTP-Hosting für Photovoltaikanlagen - self.Logger.solar / Virtuelles Kraftwerk

    API für Prognosedaten zur Solarproduktion - Forecast.Solar

  • Zitat


    Und was hat dieses Szenario ergeben? Das ist doch der einfachste Test, oder?

    Nanu? Ist der zweite Teil meines Beitrags nicht online? Ich dachte, in den Bildern und der Schlußfolgerung kann man das lesen? :/


    "Die Stringlängezeigt für meine Anlage keinen deutlich sichtbaren Einfluß auf den Ertrag. Es kann nicht pauschal gesagt werden, dass ein langer statt zwei kurze Strings bessere Erträge erzeugt, es spricht aber auch nichts
    gegen einen langen statt zwei kurze Strings."

  • Empfehlenswaert waere hier ein langer String ohne Optimierer gewesen.

    Das wäre auch mein nächster Vorschlag gewesen, nach dem Test "langer String mit Optimierern"

    20.12.11: 11,28 kWp | 22 (-10°) + 26 (-100°) Q.PRO 235 | STP 10000TL-10

    26.03.12: 9,18 kWp | 18 (80°) + 18 (-100°) Q.PEAK 255 | STP 8000TL-10

    17.08.15: 5,72 kWp | 22 (80°) Q.PRO 260 | STP 5000TL-20

    alle DN 22°


    FTP-Hosting für Photovoltaikanlagen - self.Logger.solar / Virtuelles Kraftwerk

    API für Prognosedaten zur Solarproduktion - Forecast.Solar

  • Tja, die Optimierer rausbauen wäre noch interessant, würde aber eine Dachbesteigung und das Abschrauben von Modulen durch mich erfordern. Das mache ich lieber nicht, ich habe mich bei einer ähnlichen Situation bleibend verletzt. Ich hätte gerne ein Tigo CCA-Kit, um die Werte für Strom und Spannung prüfen zu können, und möglicherweise ein SW-Update zu fahren; das wäre schonmal aufschlußreich. Bin aber nicht bereit, hierfür 250EUR auszugeben.


    Vielleicht könnte ja jemand anders, der keine Optimierer, aber zwei kurze Stränge hat mal einen ähnlichen Versuch machen?

  • (Vielleicht ist mein Ergebnis für hgause interessant).

    Danke für Deine Info´s, welche aber durch den Einsatz der Tigo´s, wie in #3 beeinflusst werden. Aber schön, Werte aus der Praxis zu sehen. :danke:

  • Hier kommt ein Update mit mehr Meßpunkten - und (peinlich...) einer Korrektur der Datenerfassung: Ich hatte als Ertrag der großen Anlage ursprünglich die Energieabgabe, also hinter Speicher, genommen. Das führt natürlich zu einer größeren Streuung und scheinbar schlechterem Ertrag im Vergleich zum Balkonkraftwerk. Ich habe jetzt die drei Posten "Einspeisung", "Direktverbrauch" und "Batterieladung" aus dem Kostal-Portal für den Tagesertrag genutzt. Am Vergleich der Stringlängen ändert sich allerdings wenig. Hier also die aktualisierten Bilder:

    Zum Verständnis bitte auch mein Eingangsposting lesen. Es bleibt festzuhalten:

    • Der Ertrag unterscheidet sich nicht sichtbar in Abhängigkeit von der Stringlänge (7&9 oder 16)
    • Die Microanlage ist bei mittlerer bis großer Leistung effizienter als die große Anlage
    • Mit fortschreitendem Jahr und/oder geringerem Tagesertrag ist ein steigendes Ertragsverhältnis zu erkennen, d.h. die große Anlage holt in Sachen Effizienz zur kleinen auf. Dies kann mit sinkenden Temperaturen, tieferem Sonnenstand oder ganz banal mit Wegfall der 70%-Begrenzung zusammen hängen.

    Falls ich im Herbst noch dazu komme, will ich nochmal auf zwei kurze Strings umstecken, momentan beobachte ich an einer andern Stelle. (Bitte die gelben Punkte nicht beachten, dazu will ich später schreiben, Untersuchung läuft)

  • Es kann nicht pauschal gesagt werden, dass ein langer statt zwei kurze Strings bessere Erträge erzeugt

    Das wundert mich nicht denn ein geringfügig höherer Ertrag des langen Strings kann ja nur durch den geringfügig besseren Wirkungsgrad des Wechselrichters aufgrund der höheren Stringspannung zustande kommen.

    Ich glaube aber kaum, daß sich das mit den Werten aus dem Wechselrichter überhaupt messen und darstellen lässt denn da geht's ja nicht um 'Welten' sondern eher um die 'Stellen hinterm Komma'. Aber die nimmt man natürlich mit wenn es um die Optimierung geht....

    Mit exakt arbeitenden Messequipment und einer Messreihe über einen längeren Zeitraum würde man die Differenz wahrscheinlich messen können.

    Dafür müsste man natürlich auch die Tigos ausbauen um deren Einfluß sicher auszuschließen.

    mit freundlichem Gruß
    smoker59