Dimensionierung der Photovoltaik

Urheber: Mergim Morina

Anhand der von ZCS Azzurro bereitgestellten Datenblätter erhalten Sie die benötigten Informationen, wie die Dimensionierung und Verschaltungen der Photovoltaikstränge zu erfolgen hat. Dadurch können Sie eventuell auftretende Störungen oder Leistungsminderungen an den Kundenanlagen verhindern. Dies möchten wir mit der folgenden Anleitung versinnbildlichen. Als Beispiel nehmen wir einen HYD20 Hybridwechselrichter her.



Max. Anschlussleistung der Photovoltaik ("Typische Gleichstromleistung")
Die max. Gleichstromleistung der Photovoltaik-Anlage, welche an den Wechselrichter angeschlossen werden kann. Diese beläuft sich in diesem Beispiel auf insgesamt 30kW.
Hybridwechselrichter - Nennleistung x 1,5
Stringwechselrichter - Nennleistung x 1,2

Max. Anschlussleistung pro MPPT ("Max. Gleichstromleistung pro MPPT")
Die max. Gleichstromleistung, welche an einem MPPT angeschlossen werden darf. In diesem Beispiel beläuft sich diese auf 15kW pro Tracker.

Stranganschlüsse pro MPPT ("Anzahl Reihen pro MPPT")
Die verfügbaren Stranganschlüsse pro MPPT, erlaubt somit die Parallelschaltung von Strängen. In diesem Beispiel bietet der Wechselrichter pro Tracker zwei separate Stranganschlüsse. Um den optimalen Arbeitspunkt des MPPT ermitteln zu können, müssen alle angeschlossenen Stränge die gleiche Strangspannung aufweisen. Je nach Größe der Spannungsdifferenz senkt sich der Optimierungsgrad entsprechend.

Max. Eingangsspannung
Gibt die Spannungsfestigkeit der MPPT an. Ein Überschreiten des Grenzwertes kann zu Schäden am Gerät führen!

Aktivierungsspannung
Die Mindestspannung, welche erreicht werden muss um eine Erzeugung zu starten. Wenn der Wechselrichter nicht in der Lage ist Strom zu generieren, sollte geprüft werden, ob die Modulanzahl und resultierende Strangspannung ausreichend sind.

Nenneingangsspannung
Die nominale Nenneingangsspannung des Trackers, bei der die größtmögliche Erzeugungsausbeute zu erwarten ist.

MPPT-Spannungsbereich ("MPPT-Bereich der DC-Spannung")
Der gültige Spannungsbereich der Stränge, die am MPPT angeschlossen werden. Fällt in diesem Beispiel die Spannung unter 180V wird die Erzeugung ausgesetzt. Wandert die Spannung über 960V gibt der Wechselrichter die Fehlermeldung aus, dass die Spannung am DC-Sammelbus zu hoch ist. Sorgen Sie dafür, dass die Leerlaufspannung der Stränge diesen Maximalwert nicht übersteigt!

MPPT-Spannungsbereich unter Volllast ("DC-Spannungsbereich bei Volllast")
Der zu erwartende gültige Spannungsbereich der Stränge während der Erzeugung. Die angegebenen Werte richten sich nach dem MPPT-Spannungsbereich im Leerlauf.

Max. Eingangsstrom pro MPPT ("Max. Stromstärke am Eingang für jede MPPT")
Der max. Betriebsstrom, der am MPPT verarbeitet werden kann. Wird dieser Wert überschritten, drosselt der MPPT die Erzeugung um Überlastungen zu verhindern.

Max. Kurzschlussstrom pro MPPT ("Max. Stromstärke für jede MPPT")
Der max. Kurzschlussstrom, der am MPPT angeschlossen werden darf. Ein Überschreiten dieses Grenzwertes kann zu Schäden am Gerät führen.



Generell stellen die Datenblätter von PV-Modulen zwei differenzierte Werte bereit:

STC ("Standard Testing Conditions")
Die gemessenen Werte bei Idealbedingungen. Durch die Einbeziehung der STC-Werte vermeiden Sie potentielle Überspannungen und Überlastungen am Wechselrichter. Allerdings werden diese Werte in der Praxis selten erreicht.
(Einstrahlung 1000W/m²; Luftmasse AM 1,5; Zelltemperatur 25°C)

NOCT ("Nominal Operating Cell Temperature")
Die gemessenen Werte im Normalbetrieb. Anhand dieser Daten kann die Auslegung der PV-Anlage im Gegensatz zur STC-Variante für eine höhere Ertragsleistung optimiert werden.
(Einstrahlung 800W/m²; Luftmasse AM 1,5; Umgebungstemperatur 20°C; Windgeschwindigkeit 1m/s; Modultemperatur 45°C +/-3;)



Anhand der angegebenen Leerlaufspannung der Module lässt sich ermitteln, wie viele Module max. in Reihe angeschlossen werden können, ohne ein Überspannung am Sammelbus des Wechselrichters zu verursachen.
STC: (960V / 49,7V = 19 Module)
NOCT: (960V / 46,8V = 20 Module)

Eine Parallelschaltung zwei gleichgroßer Stränge an einem MPPT ist laut den Stromangaben kein Problem.
STC: (10,5A X 2 = 21A = Kurzschlussstrom OK); (9,82A X 2 = 19,64A = Eingangsstrom OK)
NOCT: (8,46A X 2 = 16,92A = Kurzschlussstrom OK); (7,99A X 2 = 15,98A = Eingangsstrom OK)

Wenn die Gesamtleistung anhand der STC-Werte errechnet wird, gehen sich nur 36 Module an einem MPPT aus (2x 18 Module). Bei NOCT hingegen besteht noch ein reichlicher Puffer. Die zu erwartende tatsächliche Gesamtleistung am MPPT befindet sich zwischen STC und NOCT.
STC: (405Wp x 38 Module = 15,39kWp = Gesamtleistung pro MPPT NOK)
(405Wp x 36 Module = 14,58kWp = 
Gesamtleistung pro MPPT OK)
NOCT: (306Wp x 40 Module = 12,24kWp =  Gesamtleistung pro MPPT OK)



Die aufgeführten Rechenbeispiele sollen nur eine grobe Richtlinie bieten. Natürlich spielen weitere Faktoren wie Azimuth, Neigungswinkel, Verschattungen etc. eine bedeutende Rolle bei der Auslegung einer PV-Anlage. Unser kostenloses Auslegungstool ermöglicht eine detailreiche und anwenderfreundliche Planung von Anlagen einschließlich der Auswahl passender Wechselrichter sowie Ertrags- und Eigenverbrauchsprognosen (Registrierung erforderlich) - ZCS PV-Tool