String, String und Polystring ?

Ich habe mich ein wenig mit Anlagenplanung beschäftigt und möchte hier nun etwas Wissen weitergeben:


Angenommen Du hast ein Dach, darauf passen 3x18 Module, dann hast Du Dir vielleicht meinen Beitrag zur Wechselrichter Auslegung durchgelesen oder hast allgemein schon Erfahrung gesammelt und stellst fest, man da könnte ich doch einen SMA Tripower nehmen, der ist dreiphasig und 18 Module je Eingang ist genau das was ich brauche für die Auslegungsspannung von 580Volt! Dann liest Du Dir das Datenblatt durch und stellst entsetzt fest dass der ja nur zwei MPP-Regler hat (auch MPPT (T=Tracker genannt). Muss jetzt ein größerer Wechselrichter her? Nö!

Da wir hier den (einfachen) Fall haben dass alle Module in der gleichen Richtung unterwegs sind und alle die gleiche Anzahl (und Leistung) haben, wird es einfach: Wir können parallel schalten. Das bedeutet, dass jetzt keine Spannungserhöhung mehr stattfindet, sondern eine Stromerhöhung.

(Die Spannungen=Anzahl der Module je String müssen gleich sein, Es sollte möglichst der gleiche Modultyp, besser gleiche Module sein)


Eine Ausnahme von dieser Regel bildet nur SolarEdge, weil dort die Optimierer die Strings angleichen können und/oder wenn beide Strings mit Tigo Modulen (komplett!) ausgestattet werden. Da sorgen die Optimierer in einem gewissen Rahmen dafür, dass die Strings passen.


Aber lassen wir das teure Zeugs weg und kommen wieder zum Standard Fall:


Der SMA Tripower, Kostal und/oder Fronius müssten jeder je MPPT mehr als einen Anschluss haben, so dass Du nicht einmal Y-Stecker kaufen musst, sondern die Kabel bis zum Wechselrichter ziehen kannst und dort auf die Eingänge verteilst. Meiner Meinung nach ist das bis auf wenige Ausnahmen auch die Beste Lösung. Mein Tripower 10000-TL20 hat 2xEingang A und 2xEingang B, A hat einen MPPT und B den zweiten, die laufen beide unabhängig. in diesem einfachen angenommenen Fall können wir Modulreihe 1+2 an Eingang A anschließen und Modulreihe 3 an den Eingang B. Bitte darauf achten, ob die weiteren Parameter, maximaler Kurzschlussstrom je MPP-Eingang und eventuell maximale Leistung je MPP eingehalten werden (Eingang B hat beim "alten" Tripower einen deutlich geringeren max. Kurzschlussstrom und einen niedrigeren max MPP Strom).


Nun hat ja leider kaum jemand ein Dach, wo alle Module nur in eine Richtung schauen, oder auf das 3x18 Module gehen.

Mein Solarteur hat 2x12 auf SW gelegt und 1x13 auf Nord-OSt. Ja kann man so machen, aber es besteht die Gefahr, dass es dann sch... (schlecht, suboptimal) ist.


Dummerweise hat es auf der SW Seite auch noch einen Schornstein, ab Sonnenaufgang projiziert der einen Schatten auf ein Modul, der Schatten wandert dann bis 11Uhr (Anfang Oktober) über mehrere Module (insgesamt 5), bis er schließlich weg ist. Schatten ist bei einem PolyString ein großes Problem. Warum?

Weil wir zwei Strings Parallel geschaltet haben, wenn nun ein Modul des einen Strings Schatten bekommt, passiert -einfach skizziert- folgendes:


Der Wechselrichter bekommt plötzlich weniger Leistung und der Schattenalgorhythmus des Wechselrichters springt an und sucht einen neuen Arbeitspunkt.

Das passiert über die Spannung und/oder den Strom. Wenn ein Modul verschattet ist, wird das neue Maximum in diesem Fall bei 2x11 Module liegen.


Jetzt wird es etwas technisch:


Die durchgezogene Kurve ist die Spannung, die gestrichelte Kurve der Strom (der steigt, weil die Sonne scheint und der Winkel für die PV besser passt).

Vor dem roten Pfeil beträgt die Spannung 377Volt, also etwa 31,41 Volt pro Modul, ich vermute dass hier ca. 1/3 eines Moduls verschattet ist. Dann haben die Module offensichtlich "richtig" Schatten (der Einbruch) der wird dann langsam wieder ausgeregelt, am tiefsten Punkt der Spannungskurve liegen nur noch 315Volt an, jetzt sind etwa zwei volle Module "abgeschaltet", d.h. hier sprechen jetzt die Bypass-Dioden an.

Der große Nachteil der Parallel-Schaltung ist in diesem Fall dass auch in dem parallel geschalteten String zwei Module "ausfallen", da ja die Spannung runtergeregelt wird/technisch gesehen wird wohl in wirklich mehr Strom entnommen, und die verschatteten Module fallen aufgrund des Schattens aus.


Hätten wir nur einen String sähe das Ganze so aus (sind unterschiedliche Tage mit unterschiedlichen Temperaturen, aber ich denke das Prinzip wird deutlich):

Hier liegen vor dem Pfeil 760Volt an zum Zeitpunkt des Pfeils 586Volt, womit sich das Dilemma des Schornsteins im Oktober leider erst offenbart:

Es werden insgesamt 5 Module vom Schatten erfasst (der geht dann einmal "quer" rüber über die Module).


Nochmal: Wenn dort kein Schatten ist, ist alles einigermaßen "schick", der SMA kommt mit den 12 Modulen so gerade noch zu rande (auch im Sommer).


Im SMA Downloadportal findet sich auch etwas zur Parallelschaltung von Strings unterschiedlicher Ausrichtung, also wenn ein String auf W liegt und einer auf O, auch diese lassen sich ebenfalls parallel schalten, wenn: Gleiche Anzahl, möglichst gleiche Leistung, kein (zusätzlicher) Schatten.


Bevor jetzt jemand auf die Idee kommt, an seinem Wechselrichter mit den Strings zu "spielen":

Bitte nicht nachmachen.


Spätestens wenn der Winter kommt, könnte der Wechselrichter Schaden nehmen.


Abends gibt es bei mir ab Oktober den spannenden Fall, dass das Nachbarhaus die Module verschattet (die Sonne steht dann zu tief). Ertragsmäßig macht das nix, weil kaum noch Strom erzeugt wird - sobald abends mal wieder ein sonniger nicht bewölkter Tag ist, werde ich die Diagramme einstellen.

Bilder

PV Anlage von April 2018:

2*12 Heckert Nemo 2.0 265WP auf WSW, 22°

1x13 Heckert Nemo 2.0 265WP auf ONO, 22°

1x Tripower 10000-TL20

= 9805Wp

PV Anlage ab 01.01.2020

2x9 JA Solar 340WP WSW

1x Sunny Boy 5.0

= 6120 WP