Bei der Dimensionierung von Solar-PV-Strings auf einem Dach mit mehreren Einfallswinkeln sollte das elektrische Verhalten und nicht die Anzahl der Module im Vordergrund stehen. Module, die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind, erhalten unterschiedliche Einstrahlungsprofile. Die Anordnung an einem MPPT-Regler kann daher dazu führen, dass der stärker bestrahlte Dachbereich vom optimalen Betriebspunkt abweicht. Die praktische Lösung besteht darin, Dachflächen nach Möglichkeit durch MPPT-Regler zu trennen. Anschließend sollten die Leerlaufspannung bei Kälte, die Betriebsspannung bei Hitze und die Stromgrenzen überprüft werden, bevor die endgültige Reihenschaltung festgelegt wird.
Wichtigste Erkenntnisse
Jede Dachausrichtung wird als separates Erzeugungsprofil betrachtet; Ost- und Weststränge erreichen selten gleichzeitig ihre maximale Leistung.
Verwenden Sie das MPPT-Spannungsfenster des Wechselrichters und den maximalen PV-Strom als feste Grenzwerte und dimensionieren Sie den String dann entsprechend den zu erwartenden kältesten und heißesten Modulbedingungen.
Ein Hochleistungsmodul wie das SOONEST 550W–720W Photovoltaik-Solarpanel Es bedarf weiterhin einer elektrischen Anpassung; die Wattzahl allein bestimmt nicht die sichere Reihenanzahl.
Warum die Dachrichtung das Verhalten von Schnüren verändert
Die Dachausrichtung beeinflusst Zeitpunkt und Form der Sonneneinstrahlungskurve. Eine nach Osten ausgerichtete Dachfläche erzeugt in der Regel früher Strom, während eine nach Westen ausgerichtete Fläche mehr Energie am späten Nachmittag produziert. In einer Reihenschaltung teilen sich alle Module den Betriebsstrom. Ein verschattetes oder schlecht beleuchtetes Modul begrenzt daher den verfügbaren Strom der übrigen Module. Sind zwei Dachflächen an denselben Tracker angeschlossen, ermittelt der Wechselrichter einen Kompromiss-Betriebspunkt anstelle zweier unabhängiger Maxima.
Spannung, Strom und das MPPT-Fenster
Die Reihenschaltung wird über die Spannung, die Parallelschaltung hingegen hauptsächlich über den Strom gesteuert. Die Auslegung muss drei separate Prüfungen bestehen: Die Leerlaufspannung bei Kälte muss unterhalb der maximalen Gleichspannung des Wechselrichters liegen; die Betriebsspannung bei Wärme muss innerhalb des MPPT-Bereichs bleiben; und der kombinierte Kurzschluss- bzw. Betriebsstrom muss innerhalb der Eingangsgrenzen bleiben. Diese Prüfungen sind unterschiedlich und dürfen nicht durch eine einfache Berechnung der Nennspannung ersetzt werden.
Bei einem Modul mit einer Betriebsspannung von 40 V würde ein vorläufiger Strang aus 10 Modulen am Nennbetriebspunkt etwa 400 V liefern. Dieser Wert dient lediglich als Ausgangspunkt für die Auslegung. Die Modulspannung steigt bei Kälte und sinkt mit steigender Zelltemperatur. Daher benötigt die endgültige Berechnung den Temperaturkoeffizienten aus dem Moduldatenblatt sowie die Auslegungstemperaturen am Standort. Dasselbe gilt für den Strom: Zwei parallel geschaltete Stränge können den Eingangsstrom verdoppeln, obwohl ihre Spannung nahezu der eines einzelnen Strangs entspricht.
Parallele Strings elektrisch vergleichbar halten
Parallele Strings, die an einen MPPT angeschlossen sind, sollten das gleiche Modulmodell, die gleiche Reihenanzahl, die gleiche Ausrichtung und ein ähnliches Verschattungsprofil aufweisen. Ihre Spannungen müssen so nahe beieinander liegen, dass sie mit einer einzigen Tracker-Spannung betrieben werden können. Wenn ein Strang weniger Module hat, unterscheidet sich seine bevorzugte Betriebsspannung; der Tracker kann nicht beide Stränge unabhängig voneinander auf ihren jeweiligen maximalen Leistungspunkten halten. Der schwächere Strang kann unter anormalen Bedingungen auch Rückstrom erhalten, weshalb der String-Schutz und die Rückstromfestigkeit der Module überprüft und nicht einfach angenommen werden dürfen.
Bei der Inbetriebnahme sollten die Leerlaufspannung und der Betriebsstrom jedes Strings unter vergleichbarer Bestrahlungsstärke erfasst werden. Eine große Abweichung deutet auf eine Überprüfung der Polarität, der Steckverbinderverpressung, der Verschattung, der Modulanzahl oder eines beschädigten Bypass-Diodenpfads hin. Der Vergleich ist aussagekräftiger, wenn die Bestrahlungsstärke und die Modultemperatur aufgezeichnet werden, da zwei Messungen unter unterschiedlichen Bewölkungsbedingungen nicht belegen können, ob die Strings tatsächlich nicht aufeinander abgestimmt sind.
Eine praktische Anordnung für Ost-, West- und Süddächer
Die optimale Anordnung ordnet jeder Dachfläche einen eigenen MPPT-Regler zu, vorausgesetzt, der Wechselrichter verfügt über genügend unabhängige Tracker und der Spannungsbereich ist kompatibel. Muss ein einzelner Tracker mehrere Dachflächen versorgen, sind die Strings elektrisch identisch zu halten. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Abweichung den Ertrag tagsüber reduziert. Unterschiedliche Modultypen, ungleiche Reihenanzahlen oder stark beschattete und unbeschattete Bereiche dürfen nicht an denselben Tracker angeschlossen werden, nur um ungenutzte Dachflächen auszufüllen.
| Zustand des Daches | Bevorzugte elektrische Anordnung | Hauptprüfung |
| Gleicher Azimut, ähnliche Neigung | Parallelschaltung von Strings an einem MPPT, sofern der Strom dies zulässt | Kombinierter Betriebsstrom und Sicherungsnennwert |
| Ost- und Westebene | Separate MPPTs oder separate Wechselrichtereingänge | Unterschiedliche Tagesleistungskurven und Tracker-Unabhängigkeit |
| Teilschattierung auf einer Ebene | Trennen Sie den betroffenen Bereich nach Möglichkeit ab. | Bypassdiodenverhalten und Verschattungsdauer |
| Kurze Dachfläche mit zu wenigen Modulen | Vor Gebrauch die minimale MPPT-Spannung prüfen. | Betriebsspannung bei hohen Temperaturen |
Die Auslegungshinweise für MPPT-Solarladeregler ist auch dann nützlich, wenn die Anlage ein batteriebasiertes System speist, da PV-Spannung und Ladestrom zusammen überprüft werden müssen und nicht als unabhängige Größen behandelt werden können.
Zwei Feldprüfungen, die teure Nacharbeiten verhindern
Prüfung 1: Kaltspannung am Trennschalter
Messen oder berechnen Sie die maximale Leerlaufspannung bei der niedrigsten Auslegungstemperatur, einschließlich aller in Reihe geschalteten Module. Ein bei 25 °C zulässiger String kann an einem klaren, kalten Morgen die Wechselrichtergrenze überschreiten. Dokumentieren Sie die Leerlaufspannung (Voc) des Moduls, den Temperaturkoeffizienten, die berechnete Kaltspannung und die maximale Gleichspannung des Wechselrichters in der Inbetriebnahmedokumentation.
Prüfpunkt 2: Kabelführung zwischen den Dachflächen
Unterschiedliche Dachabschnitte führen oft zu ungleichen Kabelverläufen. Lange positive und negative Leitungen können den Spannungsabfall erhöhen und die Polaritätsprüfung erschweren, während parallel verlaufende Stränge, die über unterschiedliche Wege geführt werden, die Stromverteilung weniger vorhersehbar machen können. Bringen Sie an beiden Enden Polaritätskennzeichnungen an, verwenden Sie Leiter mit einheitlichem Querschnitt und überprüfen Sie jeden Strang einzeln, bevor Sie die Eingänge zusammenführen.
Wenn die einfache separate MPPT-Regel nicht ausreicht
Separate Tracker lösen nicht jedes Problem. Kann eine Dachfläche bei hohen Temperaturen die Mindestspannung des Wechselrichters nicht liefern, liegt der Eingangsstrom auch bei Zuweisung zu einem separaten MPPT außerhalb des nutzbaren Bereichs. Ebenso kann ein String zwar innerhalb des Spannungsfensters liegen, aber den Trackerstrom überschreiten, wenn weitere parallel geschaltete Strings hinzugefügt werden. In diesen Fällen bieten sich folgende Optionen an: eine andere Stringlänge, eine andere Eingangskonfiguration des Wechselrichters oder eine Designänderung, bei der der schwache Dachbereich aus der Anlage entfernt wird.
Für Systemintegratoren und Installateure, Kürzlich Wir bieten PV-Module, Hybrid-Wechselrichter, Batterien und zugehörige Systemunterstützung. Die entscheidende Frage bei der Beschaffung ist nicht nur die Verfügbarkeit eines Moduls, sondern auch, ob das gewählte Modul, das MPPT-Fenster des Wechselrichters, die Überwachungsmethode und die Annahmen zur Standorttemperatur als einheitlicher Stromlaufplan bereitgestellt werden können. Technische Details können über uns bestätigt werden. Service- und Supportkanal bevor die Stückliste veröffentlicht wird.
FAQ (häufig gestellte Fragen)
Können sich die Solarpaneele im Osten und Westen einen MPPT teilen?
In manchen Ausführungen können sie elektrisch verbunden werden, diese Anordnung ist jedoch in der Regel weniger effektiv als die Verwendung eines unabhängigen Trackers für jede Ausrichtung. Da die beiden Ebenen unterschiedliche Bestrahlungsstärkekurven aufweisen, muss ein Tracker einen Kompromiss zwischen diesen beiden Kurven finden. Verwenden Sie einen MPPT-Regler pro Ausrichtung, sofern die Wechselrichterarchitektur und die Spannungsgrenzen dies zulassen.
Wie viele Solarmodule sollten in einem Strang sein?
Es gibt keinen allgemeingültigen, sicheren Zähler. Berechnen Sie die Serienspannung im kältesten Zustand, prüfen Sie, ob sie unter dem maximalen Wechselrichterwert liegt, und stellen Sie sicher, dass die Betriebsspannung im warmen Zustand über dem minimalen MPPT-Wert bleibt. Prüfen Sie anschließend den Strom aller parallel geschalteten Stränge.
Führt eine höhere Wattzahl des Panels immer zu einer geringeren Anzahl von Strings?
Nicht automatisch. Höhere Wattzahlen können Betriebsstrom und -spannung verändern, und die Modulabmessungen können die verfügbare Dachgestaltung beeinflussen. Die Anzahl der Strings muss anhand der elektrischen Werte und der Dachgeometrie bestimmt werden, nicht allein anhand der Wattzahl.
Schlussfolgerung
Eine zuverlässige, multidirektionale PV-Anlagenauslegung basiert auf der Abstimmung des Dachverhaltens auf das MPPT-Verhalten. Wo möglich, sollten die Dachflächen getrennt ausgerichtet werden. Die Spannung sollte bei extremen Temperaturen überprüft, der Strom nach Parallelschaltung gemessen und die Ergebnisse in einem Installationsplan dokumentiert werden. Dadurch entsteht ein System, das einfacher in Betrieb zu nehmen und leichter zu erklären ist, wenn die gemessene Leistung zwischen den Dachflächen abweicht.
