Längst ist der Eigenverbrauch von Solarstrom das relevante Kriterium für Hauseigentümer, Gewerbe- und Landwirtschaftsbetriebe, sich für eine Solaranlage zu entscheiden. Doch damit der Generator wirtschaftlich ist, muss er zum Nutzer passen. Das setzt nicht nur die richtige Modulleistung voraus, sondern auch ein passendes Konzept der Leistungselektronik. Hier muss der Planer und Installateur schon von Anfang an die späteren Kosten für den Solarstrom mitdenken.
Wie das geht, hat Thomas Herold, Produktmanager von Huawei, in einem Webinar erklärt, das das Unternehmen zusammen mit photovoltaik durchgeführt hat und das auf große Resonanz gestoßen ist.
Optimierung weitergedacht
Mehr als 200 Interessenten haben sich angemeldet. Fast 130 davon sind im Webinarraum erschienen und konnten sich über die Lösung informieren, die Thomas Herold vor allem für private und gewerbliche Anwendungen bereitgehalten hat.
Bei der Planung der Anlage steht zunächst die Frage im Mittelpunkt, wie die konkrete Situation auf dem Dach aussieht. Relevant sind hier nicht nur die Größe und die Ausrichtung, sondern vor allem die Verschattung.
Denn die hat große Auswirkungen auf den Ertrag der Anlage. Bei Teilverschattung hat sich die Nutzung von Leistungsoptimierern etabliert. Doch während die bisherigen Konzepte darauf beruhen, dass alle Module der Anlagen grundsätzlich mit solchen kleinen Helfern ausgestattet werden, geht Huawei einen anderen Weg.
Denn die Wechselrichter des Unternehmens arbeiten sowohl mit als auch ohne Optimierer. „Es ist sogar möglich, nur den Teil der Anlage mit Leistungsoptimierern auszustatten, der auch wirklich verschattet ist, und die restlichen Module ohne Optimierer an den Wechselrichter anzuschließen“, erklärt Thomas Herold. Das spart Investitions- und Installationskosten. Schließlich sind weniger Komponenten notwendig, die angeschafft und montiert werden müssen.
Monitoring auf Modulebene
Jeder Optimierer kann mit Paneelen mit einer Nennleistung von 450 Watt zusammenarbeiten. „Damit passt er an alle gängigen Module auf dem Markt“, betont Thomas Herold. Derzeit kommunizieren allerdings noch nicht alle Wechselrichter von Huawei mit den Optimierern.
Das können momentan nur die einphasigen Geräte mit einer Leistung zwischen zwei und sechs Kilowatt. Doch das wird sich noch im Laufe dieses Jahres ändern. Denn die kleineren dreiphasigen Geräte der Serie M0 werden im zweiten Halbjahr durch die Serien M1 und M2 abgelöst.
Dann können die Handwerker auch mit diesen Geräten mit einer Leistung zwischen drei und 20 Kilowatt die Leistungsoptimierer einsetzen. „Diese kommunizieren dann auch mit den Optimierern über das Gleichstromkabel“, sagt Herold. „Außerdem ist mit den Optimierern eine Überwachung der Anlage auf Modulebene möglich. Ohne Optimierer geht das nur auf Stringebene über den MPP-Tracker.“
Fehler schneller finden
Auch das ist ein Beitrag zur Kostensenkung. Denn damit wird nicht nur die Überwachung präziser und Fehler in der Anlage fallen schneller auf, was die Zuverlässigkeit erhöht. Der Handwerker kann auch eventuelle Fehler schneller finden.
Denn dann zeigt das Monitoring genau an, welches Modul defekt ist, und der Handwerker muss nicht lange die Fehler suchen. Entsprechend kann der Planer oder der Hauseigentümer die Entscheidung für oder gegen Optimierer daran ausrichten, ob der Mehrertrag oder der geringere Wartungsaufwand die höheren Investitionskosten wieder einspielen.
Auch der kleine Wechselrichter für gewerbliche Anlagen mit einer Leistung zwischen zwölf und 20 Kilowatt wird im zweiten Halbjahr in der Version M2 auf den Markt kommen und ebenfalls über das Gleichstromkabel mit den Optimierern kommunizieren.
Foto: Velka Botička
Optimierte Sicherheit
Zwar haben Planer großer Anlagen auf Gewerbehallen und Scheunen weniger mit Verschattungen zu kämpfen. Auch sind diese Dächer in der Regel nicht so komplex wie die von Wohngebäuden, auf denen Module mit unterschiedlichen Ausrichtungen in einem String zusammengeschaltet werden. Doch es gibt noch weitere Gründe, sich eventuell doch jenseits der reinen Ertragssteigerungen auch auf unverschatteten und wenig komplexen Dächern für Optimierer zu entscheiden. Denn abgesehen davon, dass auch die Module größerer Anlagen durchaus unterschiedlich ausgerichtet sein können, bekommt der Betreiber nur zusammen mit den Optimierern das gesamte Sicherheitspaket. „So haben wir in jeden Wechselrichter eine Lichtbogenerkennung integriert“, erklärt Herold. „Dazu sind im Wechselrichter typische Frequenzmuster hinterlegt, die auf einen Lichtbogen hindeuten.“
Den Lichtbogen orten
Diesen kann das Gerät von anderen Störfrequenzen unterscheiden. Erkennt es einen Lichtbogen, unterbricht es die Gleichstromleitung. Dadurch wird der Lichtbogen gelöscht und das Brandrisiko deutlich minimiert.
Im Monitoring über den Wechselrichter erkennt der Handwerker nur, in welchem String er den Lichtbogen suchen muss. Mit Optimierern zeigt das Monitoring auf Modulebene genau, wo das Problem aufgetreten ist. Das minimiert Aufwand und Kosten bei der Fehlerbehebung.
Außerdem ist nur mit den Optimierern ein Abschalten der Module im Havariefall möglich. Dann bricht die Kommunikation mit dem Wechselrichter zusammen. Die Optimierer schalten ab und am Stringende der Module liegt keine Spannung mehr an.
Null Volt Sicherheitsspannung
Da an den Optimierern im ausgeschalteten Zustand – gleichgültig ob bei der Inbetriebnahme oder nach einer Notabschaltung, wenn die Optimierer in den Sicherheitszustand gehen – keinerlei Spannung anliegt, funktionieren sie nur mit den Wechselrichtern von Huawei. Denn bei einer Spannung von null Volt würde kein anderer Wechselrichter starten. Die Geräte von Huawei können aber dann schon die Kommunikation zu Optimierern aufbauen.
Foto: Huawei
Längere Strings möglich
Gleichzeitig brauchen die Optimierer die Kommunikation mit dem Wechselrichter, um überhaupt aufzuwachen. Erst dann steigt die Spannung an den Modulen und am String, was wiederum der Wechselrichter merkt, sodass er mit seiner Arbeit beginnt.
Mit den Optimierern kann der Planer zudem die Anlage größer dimensionieren und über die Spannungsgrenze des Wechselrichters hinausgehen. „Denn bisher war die maximale Gleichspannung der Wechselrichter die Grenze für die Stringlänge an einem MPP-Tracker“, sagt Thomas Herold. „Abhängig von der Temperatur liegt die Spannung eines jeden Moduls bei etwa 50 Volt. Bei einer maximalen Eingangsspannung des Wechselrichters von beispielsweise 1.000 Volt kann der Handwerker maximal 19 Module in einem String verschalten.“
Maximale Leistung nutzen
Das ist mit der vollen Optimiererbelegung anders. „Denn dann ist die Grenze die maximale Eingangsleistung des Wechselrichters auf der Gleichstromseite“, erklärt Herold. „Diese Leistung dividiert der Planer einfach durch die Leistung der Module, die auf dem Datenblatt angegeben ist, und erhält so die maximale Anzahl der Paneele, die er in einem String verschalten kann.“
Das wären bei einem Wechselrichter mit einer Eingangsleistung von zehn Kilowatt und einer Maximalspannung von 1.000 Volt 28 Module, wenn diese jeweils eine Leistung von 350 Watt haben. Da dieser Wechselrichter zwei Stringeingänge hat, kann der Handwerker mit voller Optimiererbelegung 56 dieser Module an das Gerät anschließen – ohne Optimierer wäre bei 38 Modulen Schluss.
Um die Kosten zu senken, hat Huawei auch an den Installationsaufwand gedacht. Denn der steigt mit dem Einsatz von Optimierern. Doch Huawei hat zumindest die Inbetriebnahme und die Integration ins Monitoring einfach gestaltet.
Denn die funktioniert über eine App auf dem Tablet. Der Handwerker muss ein Foto vom QR-Code des Wechselrichters machen und kann sich so über einen im Gerät integrierten WLAN-Spot einloggen. Danach ändert er das Standardpasswort und stellt die Grundparameter ein.
Dachfläche optimal nutzen
Anschließend synchronisiert sich der Wechselrichter automatisch mit dem Netz. Er erkennt auch sämtliche angeschlossenen Geräte. Das sind nicht nur die Optimierer, die innerhalb von nur 90 Sekunden erfasst und gestartet werden, sondern auch alle Kommunikations- und Monitoringgeräte wie ein Dongle.
Der wird an den USB-Anschluss des Wechselrichters gesteckt und kann sich entweder mit dem WLAN-Netz des Gebäudes verbinden oder mittels einer zusätzlichen SIM-Karte mit dem Mobilfunknetz.
Einfache Inbetriebnahme
Auf diese Weise kann der Wechselrichter seine Daten an das Monitoringportal senden. Über den Dongle hat der Handwerker auch Zugriff auf den Wechselrichter und kann zusammen mit ihm noch neun weitere Geräte steuern.
Die Kommunikation mit den anderen Wechselrichtern, mit dem Zähler oder mit einem Datenlogger läuft über eine RS485-Schnittstelle. So werden auch eine Nulleinspeisung und eine dynamische Wirkleistungsbegrenzung der gesamten Anlage möglich.
Foto: Velka Botička
Sicherheit oder weil längere Strings möglich werden.
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