März 2010

„Geht nicht“ gibt’s nicht

Passgenaue Anlagenkonfiguration und maximale Erträge: mit Optiflex geht beides.

Genau 71 Module sollen aufs Dach – nicht selten stehen Solarteure und Anlagenplaner vor Aufgaben wie dieser. Neben der Ästhetik, die für viele Betreiber zunehmend wichtig wird, gibt es eine Reihe weiterer Gründe für eine bestimmte Modulzahl bei der Auslegung: die Homogenität des Generators, das Aussparen von Hindernissen oder schlicht finanzielle Aspekte.

Dabei sind solche Vorgaben für den Planer in der Regel eine echte Herausforderung, weiß Produktmanager Stefan Zanger. „Wenn ich ein passendes Modul ausgewählt habe, ist es leider nicht selbstverständlich, dass sich auch exakt die geforderte Anzahl mit dem Wechselrichter verschalten lässt.“ Zwar gehören Multistring-Geräte wie der Sunny Boy 5000TL von SMA schon zu den Spitzenreitern bei der Auslegungsflexibilität. „Wir wollten es aber noch besser machen, vor allem für anspruchsvolle Anlagen“, so Zanger. „Deshalb haben wir Optiflex erfunden und bieten Planern damit unerreichte Flexibilität bei der Konfiguration hocheffizienter Anlagen.“

Die Grundregeln der Verschaltung

Die prinzipielle Herausforderung bei der Auslegung hängt mit den Grundregeln der elektrischen Verschaltung zusammen: Bei mehreren Modulen in Reihe addieren sich die Modulspannungen, während die Stromstärke gleich bleibt. Modul-Strings parallel geschaltet erhöhen hingegen die Stromstärke bei gleichbleibender Spannung. Besonders wichtig: Damit mehrere Modul-Strings überhaupt parallel geschaltet werden können, müssen sie alle die gleiche Länge und damit die gleiche Spannung haben.

Konventionelle Auslegung lässt wenig Spielraum

Diese Grundregeln setzen der Auslegung des PV-Generators mit herkömmlichen Wechselrichter-Konzepten recht enge Grenzen: Die minimal und maximal möglichen String-Längen ergeben sich aus dem Eingangsspannungsbereich des Wechselrichters und dem Temperaturverhalten der Module. Die maximal mögliche Anzahl parallelschaltbarer Strings resultiert aus der Stromtragfähigkeit des Wechselrichter-Eingangs und dem MPP-Strom des Moduls. Klar ist auch, dass bei zum Beispiel zwei parallel geschalteten Strings die Anzahl der Module im Generator immer nur in Zweierschritten erhöht werden kann – die Spannung und damit die Modulzahl muss schließlich für alle Strings identisch bleiben. Primzahlen bei der Modulzahl scheiden aus demselben Grund aus, sobald mehr als ein String benötigt wird. „Diese wenigen Regeln machen es oft unmöglich, eine ganz bestimmte Modulzahl an einen einzigen Wechselrichter anzuschließen“, erläutert Zanger das Dilemma. „Wenn es doch klappt, dann nicht unbedingt mit der für den Wechselrichter günstigsten MPP-Spannung.“ Bei „überzähligen“ Modulen benötigt man oft einen zusätzlichen, kleineren Wechselrichter. Neben dem zusätzlichen Installationsaufwand ist dessen Wirkungsgrad aber meist geringer und senkt damit die Wirtschaftlichkeit der Anlage.

Doppelt flexibel mit Optiflex

Mit Optiflex, dem asymmetrischen Multistring-Konzept von SMA, wird der Spielraum bei der Anlagenplanung erheblich erweitert. Erstmals umgesetzt wird es beim dreiphasigen Sunny Tripower mit Nennleistungen zwischen 10 und 17 kVA. Optiflex basiert auf zwei wesentlichen Merkmalen des Wechselrichters: Einerseits dem extrem weiten Eingangsspannungsbereich von 150 bis 1.000 Volt, der sehr kurze, aber auch sehr lange Modulstrings erlaubt. Andererseits auf dem asymmetrischen ausgelegten Multistring-Eingang – einer echten Weltneuheit: Der „Haupteingang“ nimmt den Hauptteil der Module auf, wobei er auf die komplette Nennleistung des Wechselrichters ausgelegt ist. Der „Nebeneingang“ verfügt ebenfalls über einen eigenen MPP-Tracker, ist aber lediglich für einen einzelnen String dimensioniert. Er nimmt die übrig gebliebenen Module auf, wobei sich der weite Eingangsspannungsbereich hier besonders auszahlt.

Passgenau und hocheffizient

Mit Optiflex lässt sich nun fast jede Modulzahl auslegen – ohne „Reste“ und mit einem einzigen, hocheffizienten Wechselrichter. Zusätzlich kann die Generatorspannung ideal auf die Wirkungsgradkurve des Wechselrichters abgestimmt werden. Denn selbst bei einer exakt vorgegebenen Modulzahl bietet Optiflex meist noch Variationsmöglichkeiten bei der String-Länge. „Dieser zusätzliche Freiheitsgrad ist der entscheidende Vorteil – auch gegenüber klassischen Multistring-Geräten“, erklärt Stefan Zanger. „Denn nur bei einer idealen Abstimmung der Generatorspannung arbeitet der Wechselrichter die meiste Zeit mit maximalem Wirkungsgrad“. Mit einem Planungsbeispiel macht er die Vorteile von Optiflex noch einmal deutlich: „Angenommen, aufs Dach sollen genau 71 Module. Dann kommen vier Strings à 14 Module an den großen und ein String à fünfzehn Module an den kleinen Eingang. Aber auch andere String-Längen sind am Haupteingang möglich – von 12 bis hin zu 16 Modulen. Die Spannung des größeren Teilgenerators lässt sich also präzise einstellen.“

Auf Teilverschattung gut vorbereitet

Nicht zuletzt bietet Optiflex auch beste Voraussetzungen für den Umgang mit teilverschatteten Solar-Generatoren. So lässt sich der kleinere Eingang mit seinem eigenen MPP-Tracker auch hervorragend für den separaten Anschluss teilverschatteter Module verwenden. Die unvermeidlichen Ertragseinbußen werden dadurch deutlich verringert.

Jede Menge Möglichkeiten

Alles in allem ist Optiflex ein großer Schritt nach vorn, wenn es um die Auslegung ertragreicher und kostengünstiger Solarstromanlagen mit unterschiedlichsten Modulkonfigurationen geht. „Nach der String-Technologie und der Erfindung des Multistring-Wechselrichters kann SMA hier erneut die Richtung vorgeben“, ist sich Stefan Zanger sicher. „Die Vorteile von Optiflex sind derart offensichtlich – das wird jeden überzeugen.“