Das Hirn in der Dose

Bislang gelten Solarmodule nicht als besonders intelligent. Sie sollen Strom erzeugen, sauberen Strom aus Sonnenlicht. Das tun sie auch, doch damit wird ihre Aufgabe künftig nicht erledigt sein. Denn etliche Modulhersteller rüsten die Anschlussdosen mit Elektronik auf. Sie wollen das MPP-Tracking ins Modul verlegen, um noch mehr Ertrag aus den Strings zu kitzeln. Oder die Module sollen gleich Wechselstrom abgeben, dann wird auch der Inverter in die Dose gepackt.

Zunächst wandern die DC-Optimierer in die Dose, wie es beispielsweise Tigo oder Solaredge seit Jahren anbieten. Der Trend ist eindeutig: Separate DC-Optimierer werden mittelfristig aussterben. Zwar stehen die Power Optimizer von Solaredge bei deutschen Installateuren ungebrochen hoch im Kurs. Doch ist die Elektronik im Modul enthalten, wird die Planung und vor allem die Installation der Strings noch einfacher. Die Zahl der Komponenten sinkt, auch Schadensfälle lassen sich einfacher regulieren.

Smartes Modul oder AC-Modul?

Steckt intelligente Elektronik zur Ertragsoptimierung in der Modulanschlussdose, spricht man von einem smarten Modul. Ist auch ein Mikrowechselrichter eingebaut, spricht man von einem AC-Modul. In Europa bieten beispielsweise Jinko und Luxor Solar solche Module mit integriertem DC-Optimierer an.

Weltweit gehören diese Module zu den am stärksten wachsenden Produktgruppen. Nach Analysen von IHS wird der Absatz bis 2020 auf mehr als 500 Millionen US-Dollar wachsen. 2015 waren es gerade einmal 100 Millionen US-Dollar. Man kann es auch so ausdrücken: 2020 werden weltweit vier Gigawatt mit smarten Modulen zugebaut, 2015 waren es 200 Megawatt.

Solaredge in Europa stark

Solaredge hat weltweit bereits zehn Millionen Power Optimizer verkauft, die an einzelne Module angeschlossen werden. Auch gibt es eine Duo-Variante, bei der zwei Module über einen Optimierer laufen. Viel größer ist das Potenzial, die Platinen gleich in die Moduldosen zu packen. Seit Jahren hat es Solaredge immer wieder geschafft, seine Elektronik abzuspecken, bis in der vierten Generation faktisch nur noch eine kleine Leiterplatte übrig bleibt.

Den Schritt, auch den Wechselrichter ins Modul zu integrieren, will Solaredge bislang nicht gehen: „Auf den ersten Blick erscheint ein solcher Schritt logisch“, sagt Vertriebschef Lior Handelsman. „Würden wir diese Funktionen in die DC-Optimierer integrieren, würden aber die Systemkosten dramatisch steigen. Man müsste die AC-Umsetzung und den Netzanschluss für jedes einzelne Modul integrieren. Man müsste mit viel höheren Spannungen am Modul arbeiten und braucht elektronische Komponenten, die 400 Volt umsetzen können, inklusive Spulen, Filtern und Magneten.“

Also sei es besser und preisgünstiger, die AC-Umsetzung im Stringinverter zu belassen und am Modul nur die DC-Optimierung einzusetzen. „Dann kann man das MPP-Tracking für jedes Modul sehr einfach gestalten, auch Sicherheitsfunktionen wie die Brandabschaltung oder das Monitoring lassen sich auf diese Weise gut integrieren“, führt Handelsman weiter aus. „Wenn unsere Power Optimizer nicht mit dem Wechselrichter verbunden sind, fällt ihre Ausgangsspannung auf ein Volt ab. So ist es sehr einfach, herauszufinden, wie viele Module in einem String verschaltet sind. 24 Module bedeuten 24 Volt Leerlaufspannung.“

Solaredge hat im vergangenen Jahr den neuen HD-Wave-Wechselrichter auf den Markt gebracht, der speziell für die DC-Optimierer abgespeckt wurde. Die weitere Miniaturisierung und Verdichtung der Wechselrichter ist auch möglich, wenn der DC-Optimierer im Modul steckt. Da schlummert ein erhebliches Potenzial.

Deshalb hat sich SMA im vergangenen Jahr bei Tigo eingekauft, mit 27 Prozent der Anteile. Davon erhofft sich der Hersteller von Wechselrichtern einen Zugang zum jungen Markt der „Module Level Power Electronics“ (MLPE).

SMA schluckt Tigo

Tigo Energy bietet die Produktplattform TS4 an, eine chipbasierte Lösung, die nur sehr wenige Bauteile in der Moduldose unterbringen muss. Das System lässt sich sogar nachrüsten, vor Ort auf dem Dach, als TS4-Retrofit.

Tigo Energy sitzt im kalifornischen Silicon Valley. Die smarten Module werden per Cloudlösung überwacht. Auch lassen sich die Module – wie bei Solaredge – über die Elektronik schnell abschalten, etwa im Brandfall oder für die Wartung. Tigo Energy hat weltweit rund 1,2 Millionen smarte Einheiten in Anlagen zwischen zwei Kilowatt und sieben Megawatt installiert.

Schub bekommen die smarten und AC-Module auch durch regulative Vorgaben beispielsweise in den USA. Dort werden in diesem Jahr die Sicherheitsvorschriften (US National Electrical Code) für Solargeneratoren verschärft. „Das wird den Einsatz von Mikrowechselrichtern und smarten Modulen bei Dachanlagen beschleunigen“, urteilt Camron Barati von IHS. „Auch Technologiegiganten wie Apple, Google, Amazon, Huawei, AT & T oder Comcast werden sich in diesem Segment engagieren.“

Auf dem PV-Symposium in Bad Staffelstein war in diesem Jahr erstmals zu sehen, wohin die Reise wirklich geht. Dort referierte Henk Oldenkamp von OKE Services aus Holland, wie der neue LBC-Modulwechselrichter aussehen kann, an dem Google arbeitet: „Dieser Mikroinverter steckt nicht mehr in einer klassischen Anschlussdose auf der Rückseite des Moduls, sondern im Rahmen“, erläutert er. „Die IT-Datenleitung wird in der AC-Leitung mitgeführt.“

Der Inverterzwerg im Modulrahmen

Der Anschluss erfolgt über möglichst flexible Kabel mit möglichst kleinem Querschnitt. Immerhin haben es die Ingenieure schon geschafft, die Elektrolytkondensatoren im Rahmen unterzubringen. Denn im Unterschied zu den smarten Modulen haben AC-Module noch ein entscheidendes Hindernis zu bewältigen: DC-Optimierer haben in der Regel einen Wirkungsgrad von 99 Prozent. Nur ein Prozent der Energieausbeute aus den Modulen wird in Abwärme umgesetzt. Mit Mikroinvertern erreicht man zurzeit rund 96,5 Prozent Wirkungsgrad. Die Wärmebelastung der Platinen wäre demnach 3,5-fach höher.

Steckt die Platine in einer klassischen Anschlussdose auf der Rückseite der Module, kriegt man auf dem Dach diese Abwärme nicht weg. Die Dosen, ohnehin schon enorm von Hitze beansprucht, könnten überhitzen. Im Rahmen versteckt, wirkt das Metall wie ein Kühlkörper.

Dennoch werden Mikrowechselrichter bereits gebaut, wenn auch kaum direkt in die Moduldose. Enphase aus den USA hat bereits mehr als 13 Millionen Einheiten verkauft. Enphase hält 151 Patente, die Produkte sind auch in Deutschland erhältlich, etwa über Minijoule. Auch Enphase sitzt in Kalifornien, seit 2012 ist das Unternehmen an der Nasdaq notiert.

Die Befestigung mit einem einfachen Bolzen und das Kabelsystem mit Klick-Steck-Verbindung erleichtern Installateuren die Arbeit und sparen Zeit. Ist die Solaranlage in Betrieb, steht eine Vielzahl an Echtzeit-Monitoring-Lösungen zur Wahl – auch mobil. Sollen mehrere Anlagen überwacht werden, eignet sich dafür das „Fleet-Management“ von Enphase, eine cloudbasierte Softwarelösung.

Bis zu einem Massenmarkt für AC-Module ist es noch ein Weg, aber die Integration der Elektronik schreitet rasant voran. Das stellt die Modulhersteller vor neue Herausforderungen. Klar, Solarmodule sollen Strom erzeugen. Doch das Zeitalter der intelligenten Multifunktionalität wird auch die Modulbranche nicht verschonen.

Schneller Überblick auf der Intersolar über smarte Module und MLPE

Zur Intersolar in München bringen wir Sie zu den Brennpunkten der Innovationen: Denn zunehmend spielt intelligente Elektronik in der Anschlussdose der Solarmodule eine Rolle. Dabei steckt der DC-Optimierer oder gar der Wechselrichter (AC-Module) im Modul, separate Komponenten sind überflüssig. Das MPP-Tracking erfolgt je Paneel, was die Erträge gegenüber konventioneller Steuerung im Stringwechselrichter erhöht. Auch lassen sich zahlreiche Sicherheitsfunktionen in die Anschlussdose integrieren. Unser Tourguide ist Götz Fischbeck von Smart Solar Consulting aus Frankfurt am Main.

Nähere Informationen zur Anmeldung finden Sie auf Seite 6/7 dieser Ausgabe oder hier:

www.photovoltaik.eu/GuidedTours

„Smarte Module und Glas-Glas gewinnen an Bedeutung“

Wie hat sich das Modulgeschäft bei Luxor Solar entwickelt?

Thomas Dessoi: Wir sind seit 13 Jahren am Markt, nun zahlt sich das Vertrauen unserer Kunden aus. Im ersten Quartal 2017 hatten wir 25 Prozent mehr Aufträge als im Vorjahreszeitraum und liegen damit auch deutlich über Plan. Unsere umfangreiche Produktpalette kommt bei den Installateuren sehr gut an. Gut kommt auch an, dass wir ein inhabergeführtes, mittelständisches Unternehmen sind – wie die meisten Installationsbetriebe und Projektentwickler auch. Wir verstehen uns nicht nur als Lieferant, sondern als Partner unserer Kunden.

Welche Module bieten Sie Ihren Kunden an?

Luxor bietet für jede Anwendung das passende Modul. Wir unterscheiden grundsätzlich zwischen drei Produktlinien: Eco Line, Secure Line, beide jeweils für Netzbetrieb, und Solo Line für Offgrid-Anwendungen. Eco Line bildet das Hauptvolumen ab. Hier bieten wir neben dem klassischen 60-zelligen Modul in Mono-, Mono-Full-Black- und Poly-Version auch Module mit kompakten Sondermaßen an. Mit diesen Modulen kann der Installateur die Dachfläche optimal ausnutzen.

Warum bleiben Sie nicht bei Standardmaßen?

Weil 60-Zeller nicht immer geeignet sind, die Fläche auszureizen. Hier finden besonders die 48-Zeller und die Module mit 72 Zellen und Fünf-Zoll-Zellmatrix ihre Anwendung. Unser 48-Zellen-Modul mit polykristallinen Zellen weist mit dem Maß 1320 mal 992 mal 35 Millimeter einen beinahe quadratischen Grundriss auf. Es leistet bis 215 Watt.

Kann man die verschiedenen Modulgrößen kombinieren, um ein Dach besonders gut zu nutzen?

Unter Umständen kann man die polykristallinen Module mit 48 Zellen und mit 60 Zellen kombinieren. Die 72-zelligen Module mit den Maßen 1.580 mal 808 mal 35 Millimeter wurden sehr lange im Markt verbaut. Inzwischen sind wir einer der wenigen Hersteller im Weltmarkt, der überhaupt noch ein Modul mit diesen Maßen produziert. Zudem bieten wir für den Einsatz im Projektgeschäft großformatige 72-zellige Module mit Sechs-Zoll-Zellen an. Jeweils als Monoversion mit bis zu 360 Watt und als Polyvariante mit bis zu 330 Watt.

Welche Zielgruppen wollen Sie damit erreichen?

Gerade mit Blick auf die Systemkosten sind unsere 72-Zeller mit Sechs-Zoll-Zellen für Projektenwickler und Investoren das geeignete Produkt. Zudem verringert der Einsatz von großen 72-Zellern erfahrungsgemäß die Wartungskosten während der Betriebslaufzeit gegenüber einem vergleichbarem 60-Zeller.

Gerade mit Blick auf die Systemkosten sind unsere 72-Zeller mit Sechs-Zoll-Zellen für Projektenwickler und Investoren das geeignete Produkt. Zudem verringert der Einsatz von großen 72-Zellern erfahrungsgemäß die Wartungskosten während der Betriebslaufzeit gegenüber einem vergleichbarem 60-Zeller.

In einigen ausländischen Märkten spielen smarte Module eine wachsende Rolle, das Thema wird auch bei uns an Bedeutung gewinnen. Bieten Sie solche Module auch an?

Ja, wir bieten leistungsoptimierte Module an, mit der Elektronik von Solaredge oder Tigo, direkt in die Anschlussdosen integriert. Als 60-zellige polykristalline Module der Eco Smart Line mit bis zu 270 Watt und nun, ganz neu, auch als 60-zellige monokristalline Full-Black-Version mit bis zu 290 Watt. Wir spüren eine wachsende Nachfrage nach solchen smarten Modulen, besonders im Hochleistungsbereich. Dem wollen wir gerne Rechnung tragen. Die Vorteile von optimierten, also smarten Modulen liegen auf der Hand: MPP-Tracking sowie Monitoring auf Modulebene und als Option die Spannungsfreischaltung, um nur einige zu nennen.

Wie wichtig sind Glas-Glas-Module für Ihr Geschäft?

Auch die Produkte unserer Secure Line werden deutlich stärker nachgefragt. In Frankreich haben wir jüngst über unseren Distributionspartner Krannich Solar ein 1,2-Megawatt-Projektvolumen mit Modulen der Luxor Secure Line 60 Mono transparente Edition beliefert. Aufgrund der sehr guten Produkteigenschaften unseres Glas-Glas-Moduls hat sich der Investor für Luxor entschieden. Ausschlaggebend war, dass Luxor bei Entwicklung und Produktion des Moduls das Know-how der Glasindustrie in die Solarbranche adaptiert hat.

Können Sie das kurz erläutern?

Ein spezieller Produktionsprozess, vergleichbar mit der Fertigung einer Windschutzscheibe fürs Automobil, gewährleistet dem anspruchsvollen Anlagenbetreiber ein Höchstmaß an Betriebssicherheit. Die Secure Line bietet zum einen durch umlaufend thermoplastisch versiegelte Modulkanten einen zu 100 Prozent wasserdichten Modulperimeter. Zum anderen führen wir die Anschlussleiterbahnen unmittelbar in die Anschlussdose, ohne dabei Zelleinbettungsmaterial und Rückwandglas zu durchzustoßen. Weiterhin setzen wir als Zelleinbettungsmaterial PVB statt der branchenüblichen EVA ein.

Ein spezieller Produktionsprozess, vergleichbar mit der Fertigung einer Windschutzscheibe fürs Automobil, gewährleistet dem anspruchsvollen Anlagenbetreiber ein Höchstmaß an Betriebssicherheit. Die Secure Line bietet zum einen durch umlaufend thermoplastisch versiegelte Modulkanten einen zu 100 Prozent wasserdichten Modulperimeter. Zum anderen führen wir die Anschlussleiterbahnen unmittelbar in die Anschlussdose, ohne dabei Zelleinbettungsmaterial und Rückwandglas zu durchzustoßen. Weiterhin setzen wir als Zelleinbettungsmaterial PVB statt der branchenüblichen EVA ein.

Welche Vorteile hat PVB-Folie?

PVB weist gegenüber EVA einen höheren Transmissionsgrad auf und lässt ein breites Lichtspektrum passieren, was die Zelleffizienz um rund vier Prozent erhöht. Durch PVB beginnt der Modularbeitsbereich bereits bei blauem Licht mit 280 Nanometern, gegenüber 350 Nanometern bei Standard-EVA. Weiterhin absorbiert PVB sehr gut schädliche UVA- und UVB-Strahlung, sodass der Alterungsprozess der Zellen signifikant reduziert wird. All diese Punkte führen dauerhaft zu einer exzellenten Modulperformance. Dies dokumentieren wir derzeit mit 30 Jahren Produktgarantie und 30 Jahren Leistungsgarantie. Das Modul wird gerahmt, auf konkrete Anfrage hin aber auch rahmenlos angeboten. Unser neuestes Produkt ist die Luxor Secure Smart Line: unser Glas-Glas-Modul mit integrierter Solaredge-Elektronik in der Anschlussdose.

Welche Vertriebswege nutzen Sie für den Verkauf?

Wir nutzen mehrere Vertriebskanäle. Unsere wichtigsten Partner sind die Installateure, die wir über unsere langjährigen Großhandelspartner Krannich Solar bei Stuttgart und EWS in Handewitt erreichen. EPC, Energieversorger, Handelspartner und Investoren bedienen wir direkt, ebenso das Projektgeschäft.

Wie verteilen sich die Umsätze auf die Regionen?

Etwa die Hälfte unseres Volumens verkaufen wir an Kunden im deutschen Sprachraum, hier sind allerdings auch Projekte unserer Kunden im internationalen Umfeld berücksichtigt. Die andere Hälfte geht ins europäische Ausland sowie in Drittländer, auch nach Übersee. Luxor Solar ist bereits in 45 Ländern aktiv, wir haben Niederlassungen in Kalifornien und Tokio. In Japan haben wir gerade ein Projekt mit 15,5 Megawatt beliefert. Japan und USA sind sehr interessante Märkte für uns. Als nächstes Highlight haben wir ja die Intersolar. Wir sind vor Ort und freuen uns schon auf interessante Gespräche in Halle A1, am Stand 290.

Das Gespräch führte Heiko Schwarzburger.

www.luxor-solar.de

Thomas Dessoi

leitet seit 2013 den Vertrieb Deutschland bei Luxor Solar in Stuttgart. Zwischen 2008 und 2012 führte er das Energieressort in einem Verlagshaus. Zuvor war er in der Automobilbranche tätig, gleichfalls in verschiedenen Führungspositionen.