Solis-Seminar Folge 33: Auswahl des richtigen Wechselrichters für die Hochleistungs-PV-Module M10 (182 mm) und G12 (210 mm)

Hintergrund

In den letzten Jahrzehnten hat sich die Größe der in Solarmodulen verwendeten Siliziumwafer vor allem aufgrund der technologischen Fortschritten und Kostensenkungen von anfänglich 125 mm auf die heutigen Standardgrößen M6 (166 mm), M10 (182 mm) und G12 (210 mm) entwickelt. Welche Auswirkungen haben diese größeren Module auf die zugehörige Anlage? Was sollte bem Design eines Systems mit diesen Modulen beachtet werden? Was sind die Auswirkungen zwischen Hochstromkomponenten und Wechselrichtern?

In diesem Solis-Seminar werden wir diese so genannten „Hochleistungs“-Module genauer betrachten und sie unter realen Betriebsbedingungen vergleichen.

Eigenschaften der M10, G12 PV-Module

Da sich der Ausgangsstrom eines Solarmoduls auf seine Fläche bezieht，je größer die Fläche, desto höher der Ausgangsstrom. In Abbildung 1 unten, einem Datenblatt für ein 530-550W M10 (182 mm) Solarmodul, beträgt der Ausgangsstrom des Moduls unter normalen Betriebsbedingungen weniger als 15 A; in Gebieten mit hoher Bestrahlungsstärke, im Falle einer hohen Bodenreflexion, kann das 182 mm Siliziumzellenmodul 15 A erreichen, während bei einem G12 (210 mm) Modul der Strom 15 A übersteigt, wie in Abbildung 2 gezeigt.

Abbildung 1: Datenblatt des M10 (182 mm) PV-Panels

Abbildung 2: Datenblatt des G12 (210 mm) PV-Panels

Kompatibilität des Wechselrichters

Die DC-Seite des Wechselrichters unterliegt bestimmten Beschränkungen hinsichtlich des an den String angeschlossenen Stroms. Bei herkömmlichen String-Wechselrichtern beträgt der maximale Strom jedes Strings 12,5 A. In den meisten Anwendungsszenarien werden standardmäßige M6 (166 mm) Solarmodule unter normalen Arbeitsbedingungen betrieben. Der Ausgangsstrom ist geringer als 12,5 A, daher sind die traditionellen Wechselrichter und M6-Komponenten angepasst und kompatibel.

Der Strom von M10- und G12-Modulen ist größer als 12,5 A, so dass das Risiko einer Strombegrenzung durch einen nicht kompatiblen Wechselrichter erhöht ist, insbesondere wenn die Einstrahlung 800 W/m2 übersteigt. Der Ausgangsstrom des Strings übersteigt den zulässigen Eingangsstrom des Wechselrichters, was zu Effizienzverlusten führt, da sich der Wechselrichter nicht an die eingehende Leistung anpassen kann.

Bei der Planung einer Anlage mit Hochleistungsmodulen müssen unbedingt Wechselrichter gewählt werden, die für den Einsatz mit solchen Modulen entwickelt wurden.

Solis-Wechselrichter - Kompatibel mit Hochleistungsmodulen

Die Solis-Wechselrichter wurden für den gesamten Bereich von kleinen Wohngebäuden bis hin zu Versorgungsanlagen aufgerüstet.  Der maximale MPPT-Strom kann bis zu 32 A erreichen, was den Anforderungen von Hochstrom-PV-Modulen entspricht.

Ein Blick auf das unten stehende Datenblatt zeigt beispielsweise, dass der dreiphasige 10kW-Wechselrichter von Solis einen maximalen Eingangsstrom von 2*16 A oder 16 A pro MPPT hat.

Simulation eines Arbeitsszenarios - Solis v.s. „A N Other“ Wechselrichter

Für beide Systeme haben wir 210 mm-Module mit einer Leistung von 550 Wp gewählt. Sie wurden in der gleichen äußeren Umgebung 1 Tag lang betrieben, um ihre Anpassungsfähigkeit zu prüfen.

Im ersten System haben wir dreiphasige 10kW-Wechselrichter von Solis mit 16 A String-Eingangsstrom verwendet.

Im zweiten System wurde ein 10 kW-Wechselrichter eines anderen Herstellers mit einem String-Eingangsstrom von 12,5 A verwendet.

Testergebnisse

Nach Abschluss eines Vergleichstests exportierten wir die Ausgangsdaten des Stringstroms aus der Überwachungssoftware.

Solis-Wechselrichter mit 16 A Eingangsstrom

Bei der Verwendung eines Wechselrichters mit 2*16 A MPPT-Eingangsstrom sind der Stringstrom (grün), die Spannung (blau) und die Ausgangsleistung (rot) wie in der folgenden Grafik dargestellt.

Es ist zu erkennen, dass bei hoher Einstrahlung der Strom der PV-Module 15 A übersteigt und nahe bei 16,3 A liegt. Aufgrund der Wechselrichterkompatibilität ist der Stringstrom nicht begrenzt und die Stromerzeugung wird maximiert.

A N Other Wechselrichter mit 12,5 A Eingangsstrom

Bei der Verwendung eines Wechselrichters mit 12,5 A MPPT-Eingangsstrom sind der Stringstrom (grün), die Spannung (blau) und die Ausgangsleistung (rot) wie in der folgenden Grafik dargestellt.

In der gleichen Situation, wenn die Einstrahlung hoch ist und der PV-Modulstrom 16,3 A erreicht.  Der Stringstrom wird durch den Wechselrichter auf 12,5 A begrenzt. Die Stromerzeugung des Moduls wird nicht maximiert und ist auf die Betriebskapazität des Wechselrichters begrenzt.

Schlussfolgerung

In dem Experiment wurden 210 mm G12-Module verwendet, und die DC-seitig installierte Leistung eines einzelnen Wechselrichters betrug 13,2 kW. Bei Verwendung des 12,5 A-Wechselrichters betrug der durch die DC-seitige Strombegrenzung des Wechselrichters verursachte Verlust 6,16 kWh, was einem Leistungsverlust von fast 14% entspricht.

Bei der Verwendung eines Wechselrichtermodells mit 16 A Eingangsstrom gibt es keine Verluste durch die DC-seitige Strombegrenzung des Wechselrichters.

Gleichzeitig hat der Wechselrichter mit einem höheren Eingangsstrom geringere Verluste durch die Überlast und Strombegrenzung.

Zusammenfassung

Bei 210-mm-G12-Modulen kommt es bei Verwendung eines 12,5-A-Wechselrichters zu erheblichen Verlusten durch die Strombegrenzung.

Es ist sinnvoller und ratsamer, einen einzelnen String mit 16 A zu wählen oder mehrere Wechselrichter zu installieren. Natürlich können Sie auch einen Wechselrichter mit einem MPPT-Eingangsstrom von mehr als 16A verwenden.  Für 182-mm-Komponenten ist die Strombelastbarkeit des Wechselrichters mit 16-A-Eingangsstrom mehr als ausreichend.

Die aufgerüsteten Wechselrichter von Solis mit höheren Eingangsströmen sind mit allen Hochleistungsmodulen und bifacialen Modulen kompatibel.  Wenn Sie sich für Solis entscheiden, bedeutet dies, dass Sie das Stromerzeugungspotenzial Ihrer Hochleistungsmodule stets maximieren.

Wenn Sie weitere Fragen haben, können Sie sich an Ihr lokales Solis-Supportteam wenden:

www.solisinverters.com/aftersales.html

Solis ist einer der weltweit größten und erfahrensten Hersteller von String-Wechselrichtern und verfügt über ein globales Netzwerk von Serviceteams.