Im vorherigen Kapitel haben wir geprüft, ob das System auch bei Kälte die maximale DC-Spannung des Wechselrichters nicht überschreitet. Das war eine Schutzrechnung. Hier geht es nicht darum, ob es „kaputtgeht“, sondern darum, ob es ordnungsgemäß funktioniert.
Ein Solarsystem erzeugt dann stabil Strom, wenn die Betriebsspannung des Strings in den MPPT-Bereich des Wechselrichters fällt. Wenn nicht, ist alles umsonst: Das System startet entweder nicht rechtzeitig, funktioniert instabil oder liefert einfach nicht die Leistung, die es könnte.
Was bedeutet Vmpp in der Praxis?
Vmpp ist die Spannung, bei der das Modul die höchste Leistung abgibt. Nicht die maximale Spannung (das ist Voc), sondern der Punkt, an dem das System den größten Teil des Tages tatsächlich arbeitet.
Das Modul arbeitet also:
- nicht bei Voc,
- sondern um den Vmpp-Wert.
Und wenn mehrere Module in Reihe geschaltet werden, addieren sich diese Vmpp-Spannungen.
Wenn zum Beispiel der Vmpp-Wert eines Moduls 41 V beträgt und 10 Module in Reihe geschaltet werden, arbeitet der String unter idealen Bedingungen bei etwa 410 V.
Aber in der Realität herrschen keine idealen Bedingungen.
Warum ist die Temperatur wichtig?
Der Vmpp ist temperaturabhängig. Das ist keine Theorie, sondern ein sehr praktisches Phänomen.
- Bei Wärme sinkt die Spannung.
- Bei Kälte steigt die Spannung.
Im Sommer kann die Zellentemperatur der Module problemlos 60–70 °C betragen, selbst wenn die Luft „nur“ 30 °C hat. Das ist bereits eine erhebliche Abweichung vom Datenblattwert von 25 °C.
Wenn dies nicht berechnet wird, kann es leicht passieren, dass das System auf dem Papier gut aussieht, aber in der Realität bei Wärme mit einer zu niedrigen Spannung arbeitet.
Angenommen:
Modul Vmpp (laut Datenblatt, bei 25 °C): 41,0 V
Vmpp Temperaturkoeffizient: −0,35 % / °C
Anzahl der Module: 10 Stück
MPPT-Bereich des Wechselrichters: 200–850 V
Zellentemperatur im Sommer: 65 °C
1. Temperaturunterschied
DeltaT = 65 − 25 = 40 °C
2. Ausmaß des Spannungsabfalls
40 × 0,35 % = 14 %
Der Vmpp-Wert des Moduls sinkt also bei Wärme um ca. 14 %.
3. Vmpp eines Moduls bei Wärme
Vmpp_warm = 41,0 × (1 − 0,14)
Vmpp_warm ≈ 35,3 V
4. Betriebsspannung des Strings bei Wärme
String_Vmpp_warm = 10 × 35,3
String_Vmpp_warm ≈ 353 V
Jetzt kommt das Wichtigste.
Der MPPT-Bereich des Wechselrichters liegt bei 200–850 V.
Die 353 V fallen bequem in diesen Bereich.
Das bedeutet, dass das System stabil startet, der MPPT regeln kann und kein Betrieb unter Zwang vorliegt.
Was passiert, wenn es zu wenige Module gibt?
Dasselbe System mit 6 Modulen:
String_Vmpp_warm = 6 × 35,3 ≈ 212 V
Auf dem Papier immer noch über 200 V. Aber das ist bereits am Limit.
In der Praxis kann es dann vorkommen, dass der Wechselrichter morgens spät startet, abends früh abschaltet, bei leicht bewölktem Wetter die Spannung unter die untere MPPT-Grenze fällt und das System „launisch“ reagiert. Und dann sagt der Kunde: „Das System funktioniert seltsam.“ Es ist nicht fehlerhaft. Es wurde nur falsch dimensioniert.
Vernünftige Planungsphilosophie
Auf Installateursebene sollte man so denken, dass der Vmpp-Wert im Warmbetrieb nicht nur 200 V bei einer unteren Grenze von 200 V sein sollte, sondern eher bei 240–260 V oder darüber.
Worauf muss man noch achten?
Die Vmpp-Überprüfung hängt nicht nur von der Anzahl der Module ab. Auch die Ausrichtung des Daches, der Neigungswinkel, der Schatten und die Frage, ob Strings mit unterschiedlichen Eigenschaften an einen MPPT angeschlossen werden, spielen eine Rolle.
Wenn zum Beispiel zwei Felder mit unterschiedlicher Ausrichtung an einen MPPT angeschlossen werden, ist die Suche nach dem Arbeitspunkt ein Kompromiss, und das System arbeitet nicht dort, wo es sollte.
