Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch

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Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch
PA N O R A M A | E R N E U E R B A R E E N E R G I E N

             Optimizer: Nur ein Hype
             oder die Zukunft?
             Solarwechselrichter | Mit dezentralen DC/DC-Wandlern im PV-Kraftwerk ist auf
             dem Hausdach ein maximaler Ertrag auch bei teilweiser Verschattung möglich.
             Meist ist der jährliche Mehrertrag aber geringer als 3 %, da die Solarmodule gewöhn-
             lich nicht im Schattenbereich der Mittags sonne montiert werden. Zudem müssen
             für einen zuverlässigen Betrieb noch weitere Aspekte beachtet werden.

             F R A N Z B AU M G A RT N E R

             D
                     er wirtschaftliche Erfolg der        strukturiert.[1] Fällt eine Lampe der         mehr raus als der aktuelle Marktleader,
                     handtellergrossen elektroni-         Christbaumbeleuchtung in der Serien-          der herkömmliche String-Wechselrich-
                     schen Optimierer am Solardach        Verschaltung aus, ist es finster. Dies soll   ter, der am Ende der in Serie verschal-
             beschert dem Marktführer in diesem           der Optimizer am Solardach verhin-            teten Solarmodule platziert wird.
             Segment einen globalen Umsatz von            dern, wenn ein Solarmodul zu viel               Ob dies allerdings stimmt, kann
             etwa 1,5 Mia. US-$. Aber führen sie          Schatten sieht. Wenn nicht genug              heute kein erfahrener PV-Planer bzw.
             auch zum versprochenen solaren Mehr­         Schatten da ist, kann die Verschmut-          Installateur faktenbasiert einfach bele-
             ertrag bei den Endkunden?                    zung durch ein Blatt oder Vogel-Exkre-        gen. Die Sache ist komplex, mit vielen
                                                                                                                                                     Bilder: ZHAW

               Die vom führenden Hersteller emp-          mente oder eine unterschiedliche Hal-         Einflussfaktoren, und es muss eine
             fohlene Verkaufsansprache für End-           terung von Modulen ins Feld geführt           genaue Analyse ausgeführt werden, da
             kunden ist auf den ersten Blick klar         werden. Die Optimizer holen immer             die Unterschiede meist sehr klein sind.

      62     bulletin.ch 5 / 2021

07_2105_Baumgartner.indd 62                                                                                                                   27.04.21 08:25
Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch
E R N E U E R B A R E E N E R G I E N | PA N O R A M A

            In einem Labor der ZHAW in Win-
          terthur wurden mit grossem Aufwand
          solche komplexen Systeme ausgemes-
          sen und analysiert. Erste Ergebnisse
          zeigen, dass die Performance-Unter-
          schiede über ein ganzes Jahr im unte-
          ren einstelligen Prozentbereich liegen
          und um Faktoren kleiner sind, als die
          vom Marketing zitierten zweistelligen
          Prozentgewinne.

          Und wer hat es erfunden?                                                                    String & MLPE
                                                                                                                                160                                                                        160
                                                                                                                                                                    9
          Schon vor fast drei Jahrzehnten hat die                                    7,5
                                                                                                                                140
                                                                                                                                120                               7,5
                                                                                                                                                                                                           140
                                                                                                                                                                                                           120
                                                                       Current / A

                                                                                                                                                    Current / A
          Elektronikfirma Schmidhauser aus

                                                                                                                                      Power / W

                                                                                                                                                                                                                 Power / W
                                                                                       6                                        100                                 6                                      100
                                                                                     4,5                                        80                                4,5                                      80
          dem Thurgau einen Solarwechselrich-                                          3
                                                                                                                                60
                                                                                                                                                                    3
                                                                                                                                                                                                           60
                                                                                                                                40                                                                         40
          ter mit individuellen DC/DC-Wand-                                          1,5                                        20                                1,5                                      20
                                                                                      0                                         0                                  0                                       0
          lern für einzelne Modulstrings und                                               0     10       20      30                                                    0   10       20      30
                                                                                                      Voltage / V                                                                Voltage / V
          gemeinsamen DC/AC-Wandler entwi-
          ckelt, aber den Markteintritt nicht                         3500
          gemacht. Den übernahm im Jahr 2000
                                                                                               String Inverter System
                                                                                               (DC/AC)                                                                                                                           20
                                                                      3000
          der damalige Marktführer für Solar-                                                  MLPE System
                                                                                               (DC/DC + DC/AC)
          wechselrichter aus Deutschland. Die                         2500

                                                                                                                                                                                                                                      Kumulierte Energie / kWh
                                                                                                                                                                                                                                 15
          heutigen Optimizer, MLPE (Module
                                                       Leistung / W

                                                                      2000
          Level Power Electronics) sind auch ein-                                                                                                                                                                                10
          zelne DC/DC-Wandler, um einzelne                            1500

          Module und nicht Strings mit dem                            1000
          eigentlichen DC/AC-Wandler zu ver-                                                                                                                                                                                     5
                                                                       500
          schalten. Vor etwa zehn Jahren hat die
          israelische Firma Solar Edge mit diesen                             0                                                                                                                                                   0
                                                                              06:30                   08:20             10:10                          12:00                     13:50            15:40                      17:30
          MLPE erfolgreich begonnen, Jahr für                                                                                                     Zeit / hh:mm
          Jahr die Märkte zu gewinnen.
                                                     Bild 1 AC-Ertragsverlauf von MLPE versus Stringinverter an einem wolkenlosen Tag
          Leistung mit Beschattung                   im Juni. Basis ist das Simulationstool MLPE-Shade der ZHAW IEFE und die gemessene
          Die genaue Analyse muss bei der            Performance der Leistungselektronik-Komponenten im IEFE-Labor.
          Strom-Spannungsanalyse des inhomo-
          gen beleuchteten Solarmoduls begin-
          nen. Schon seit einem halben Jahrhun-      erträge liefern kann: leichte Abschat-                                                                         Spannung knapp unter 10 V verfügbar
          dert wird der Ausfall oder Minderertrag    tungen an einer einzelnen Solarzelle                                                                           sein. Dies sind 20 V weniger und
          einer einzelnen der heute typisch 60       von weniger als einem Drittel. Dies                                                                            beschreiben den Spannungsverlust, der
          Solarzellen im ca. 2 m2 grossen Solarmo-   kann bei herkömmlichen Solarzellen                                                                             im Modul entsteht, da dann zwei
          dul mit einer einfachen, robusten und      von 15 cm x 15 cm z. B. ein kleines Blatt                                                                      Bypass-Dioden automatisch im Modul
          kostengünstigen Bypass-Diode unter-        mit einer Fläche von kleiner als 80 cm2                                                                        aktiviert sind.
          bunden. Diese leitet den höheren Strom     sein oder eine lineare Verschmutzung                                                                             Da aber der herkömmliche String-
          der anderen, nicht limitierten Solarmo-    am unteren Zellenrand. Mehr darf es                                                                            wechselrichter nur den Gesamtstrom,
          dule einfach am fehlerhaften Teilstrang    nicht sein, wenn nur ein Teilstrang im                                                                         der durch alle Module fliesst, einregeln
          von 20 Solarzellen vorbei. Der Strom-      Modul betroffen ist, um diesen MLPE-                                                                           kann, findet dieser als Arbeitspunkt für
          fluss in den DC/AC-Wechselrichtern         Vorteil nicht zu verspielen.                                                                                   das beschattete Solarmodul 12 nur den
          am Ende des Modulstrangs ist somit                                                                                                                        weniger optimalen Arbeitspunkt mit
          garantiert. Damit wird seit Jahrzehnten    Die Verluste des Schornsteins                                                                                  diesem höheren Strom. Die MLPE ist
          verhindert, dass bei Verschmutzung         Dies verdeutlicht die Abschattungssi-                                                                          von diesem Zwang der Stromkopplung
          oder Teilausfall ein Totalausfall der      tuation des Schornsteins in Bild 1. Der                                                                        durch den DC/DC-Wandler entkoppelt
          Produktion zu beklagen ist. Allerdings     Schatten kann aber oft auch auf ein                                                                            und kann so individuell die höhere Leis-
          fehlt dann am betroffenen Solarmodul       Lüftungsrohr, eine Lukarne oder einen                                                                          tung bei 30 V vom Modul Nr. 12 abgrei-
          auch ein Drittel der Spannung und          Baum zurückzuführen sein. Im Detail                                                                            fen. Sie kann damit zu diesem Zeit-
          damit auch ein Drittel der Leistung. In    zeigt sich für die Beschattungssitua-                                                                          punkt auf einen eingangsseitigen
          einem solchen Fall des Stromunter-         tion des südseitigen Moduls Nr. 12, kurz                                                                       Leistungsgewinn von 16 W für Nr. 12
          bruchs in einem Teil des Solarmoduls       vor Mittag, eine maximale Ausgangs-                                                                            aufbauen. Wäre aber, da zwei Teilmo-
          könnte auch die smarteste MLPE an          leistung des Moduls von 74 W bei ca.                                                                           dulstränge von der Beschattung betrof-
          den Modulanschlüssen nichts ändern.        30 V Modulspannung. Es würde auch                                                                              fen sind, die Verschattung hier grösser
             Es gibt aber Verschattungssituatio-     ein weniger optimales lokales Maxi-                                                                            als zwei Drittel und damit der Strom
          nen, bei denen der Optimizer Mehr­         mum der Leistung von 58 W bei einer                                                                            kleiner, dann hätte die MLPE keinen

                                                                                                                                                                                                          bulletin.ch 5 / 2021                                     63

07_2105_Baumgartner.indd 63                                                                                                                                                                                                                                      27.04.21 08:25
Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch
PA N O R A M A | E R N E U E R B A R E E N E R G I E N

                                                                                                                                          10 x SolarEdge Power Optimizer P405
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4129                                                                                                                         SolarEdge Power Optimizer P405
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                                                                                                                                                                 Input:                   Output:
                Solar Array Simulator
                                                                                                                                                                 ISC,max = 10.1 A         Imax = 15 A
                Agilent E4362A – N. 4128
                                                                                                                                                                 Umax = 125 V             Umax = 85 V
                                                                                                          Umax,DC = 125 V                                        UMPP = 12.5 – 105 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4127
                                                                                                          Umax,DC = 125 V                                   Nominal input voltage: 350 V
                Solar Array Simulator                                                                                                                       Max. input voltage: 480 V
                Agilent E4362A – N. 4126
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4125
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4124
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4123
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4122
                                                                                                                                                                                         Power grid (50 Hz, 230 V, 16 A)
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4121
                                                                                                          Umax,DC = 125 V
                Solar Array Simulator
                Agilent E4362A – N. 4120

             Bild 2 ZHAW IEFE-Labor.[2]

             Vorteil mehr. Dies ist der Fall für den                                                    In den gängigen Solarmodulen sind                                len mit neun SMD-Bypass-Dioden aus-
             Zeitpunkt des Schattenwurfes vor                                                        heute drei Bypass-Dioden im Einsatz. Je                             geführt. Dabei sind wie erwartet eben
             10 Uhr. Dort ist das absolute Leistungs-                                                mehr Dioden, desto geringer ist der                                 nicht maximal drei lokale Leistungsma-
             maximum von 127 W beim höheren                                                          Spannungsverlust bei Abschattung.                                   xima sondern neun erhalten worden,
             Strom zu finden, den dann auch der                                                      Schon vor einem Jahrzehnt wurden im                                 mit am Ende auch hohen Durchlassver-
             String-Wechselrichter einstellt. Daher                                                  IEFE-Labor der ZHAW mit einem                                       lusten aller Bypass-Dioden in Serie bei
             bringt dort die MLPE keinen besseren                                                    ­Flasher Messungen an teilbeschatteten                              Beschattung. Diese Konzepte, die zwar
             Arbeitspunkt.                                                                            Prototypen von 60-zelligen Solarmodu-                              zu weniger Spannungsverlust führen,

                       a 99,5                                                                                                                                  b        12                                                     99
                                                          241W
                                                          66V                                                                                                                             Uin = 38V

                                                                                                                              MLPE
                                      99,0                                                                                    Datasheet                                 10                                                     98
                                                                                                                              Solar Edge P405
                                                                                                                              efficiency
                                      98,5                                                                                    99,5 % max                                8                                                      97
                                                                                                                              98,5 % weighted
                MLPE efficiency / %

                                                                                246W
                                                                       184W      66V
                                                                                                                                                               Pv / W

                                                                                                                                                                                                                                    Eff / %

                                                                        66V
                                      98,0                                                         210W                                                                 6                                                      96
                                                                                                    66V
                                             149W          299W
                                              33V           66V
                                                                                                                     185W
                                                                                                                      66V
                                      97,5                                                                                                                              4                                                      95

                                                                                                                                               275W
                                      97,0                                                                                                      66V                     2                                                      94
                                                                                                                                                                                 y = 9.3843E-02x2 + 3.1373E-01x + 1.2353E+00
                                                                                                                                      305W                                                    R2 = 9.9823E-01
                                                                                                                                       66V
                                      96,5                                                                                                                              0                                                      93
                                          0,8       0,9          1,0      1,1     1,2        1,3          1,4      1,5      1,6     1,7       1,8     1,9                    0   2        4             6       8         10
                                                                                        UDC,IN / UDC,OUT                                                                                      Iin / A

             Bild 3 a) DC/DC-Wirkungsgradverlauf Optimizer; b) Verlauf der gemessenen Verluste im Eingangsspannungsfenster von 37 bis 39  V
             von 10 Solar Edge P405 in Serie am einphasigen Solar Edge DC/AC-Inverter mit einer Eingangsspannung von 360  V.[3]

     64      bulletin.ch 5 / 2021

07_2105_Baumgartner.indd 64                                                                                                                                                                                                                   27.04.21 08:25
Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch
E R N E U E R B A R E E N E R G I E N | PA N O R A M A

          haben sich damals wegen der höheren
          Fertigungskosten der Dioden und der                        Jan
                                                                                                                                               MLPE Gain / W

          Modullamination nicht durchgesetzt.                        Feb                                                                               150

                                                                     Mar
          Die Messungen im Labor
                                                                     Apr                                                                               100
          Im ZHAW IEFE Indoor-Labor in Win-                          May
          terthur wurden zehn kommerzielle

                                                      date / month
                                                                     Jun                                                                               50
          Optimizer mit je zehn unterschiedli-                        Jul
          chen DC-Stromversorgungen gespie-                          Aug                                                                               0
          sen und die Verluste mit zehn Leis-                        Sep
          tungsmessern bestimmt. Dazu wurden                         Oct
          die jeweiligen DC-Power-Eingänge
                                                                                                                                                       -50

                                                                     Nov
                                                                                                                                                                  Bild 4 Gewinn und Verlust
          der Optimizer mit den je nach Ver-                         Dez
                                                                                                                                                                  der MLPE vs. String­
          schattung resultierenden Strom-Span-
                                                                                                                                                       -100
                                                                                                                                                                  inverter im Jahresverlauf
                                                                       05.00   07.00   09.00   11.00   13.00   15.00   17.00   19.00   21.00
          nungscharakteristika der zugehörigen                                                         time                                                       bei Abschattung mit
          Module versorgt. Strom und Spannung                                                                                                                     Schornstein gemäss Bild 1.
          für die jeweilige Tageszeit ermittelte
          die an der ZHAW entwickelte Software
                                                                                 Vorteil                                                          Nachteil
          MLPE-Shade im Minutenintervall,
          wobei jede der 60 Solarzellen eines        Kunde                       1. Mehrertrag bei moderater/starker Beschattung.                1. Investment höher, da mehr Material und längere
                                                                                                                                                      Installationszeiten nötig.
          Moduls in 100 Teilflächen zwecks
                                                                                 2. B ei Stromunterbruch des Modulstroms ist der                 2. Kein wirtschaftlicher Vorteil bei geringer Verschat-
          Stromberechnung unterteilt wurde.[2]                                       Ertrag des Reststrings gewährleistet.                           tung trotz höherem Ausfallrisiko wegen höherer
             Ein Ergebnis war, dass die Wirkungs-                                                                                                    Betriebstemperatur der MLPE.

          grade der DC/DC-Wandler bis zu ca.                                     3. Geringere lokale Übertemperatur im Modul bei                 3. Die Servicekosten trägt der Endkunde, auch wenn
                                                                                     Verschattung am Mittag, erhöht Betriebsdauer.                    im Garantiefall die MLPE gratis sind.
          2 % unter den Datenblattangaben von
          99 % im gekoppelten System mit den                                     4. D efekte Module haben mit einer Schutzspannung
                                                                                     der MLPE von 1 V eine reduzierte Lichtbogen-
                                                                                                                                                  4. M
                                                                                                                                                      ehr Module werden verbaut, die dann weniger
                                                                                                                                                     spezifischen Ertrag haben.
          realen Teilspannungen lagen. Der                                           bzw. Brandgefahr.

          Grund: Mit stärkerer Abweichung vom                                    5. Das Dach kann komplett belegt werden, um                     5. Das grosse Spektrum der Anzahl MLPE im String
          Übersetzungsverhältnis 1 sinkt der                                         AC-Output zu maximieren trotz geringeren
                                                                                     spezifischen Ertrags.
                                                                                                                                                      kann zu höheren DC/DC-Umwandlungsverlusten
                                                                                                                                                      führen.
          Wirkungsgrad (Bild 3a). Da die Ver-
                                                                                 6. Module unterschiedlicher elektr. Kenndaten                   6. Zeitaufwand bei der Kontrolle und Bewertung
          luste im DC/DC-Wandler und die Ver-                                        können kombiniert werden.                                        jedes Moduls im Web.
          luste im nachgelagerten eigentlichen                                   7. Modulanordnung und Anzahl hat mehr Freiheits- 7. Kosten, wenn Optimizer defekt ist, wegen Hard-
          Wechselrichter aber summiert werden                                        grade, um gestalterischen Wünschen zu genügen.   ware oder Kommunikationsfehler.

          müssen, schmelzen die theoretischen                                    8. Ertragskontrolle einzelner Module kann lokale
          Mehrerträge (Bild 1) der MLPE mar-                                         Verschmutzung oder Defekte sichtbar machen
                                                                                     bzw. Hinweise für Modulreinigung liefern.
          kant. Dazu trägt auch die zweite Ver-
                                                     Installateur                9. Geringere Gefährdung der Installateure durch                 8. Mehr Zeitaufwand, da jeder Optimizer lokal kor-
          sprechung der Verkaufsempfehlung                                           hohe DC-Spannung bei der Montage.                               rekt erfasst und zusätzlich montiert werden muss.
          des Herstellers bei, das nahezu beliebig                               10. Fehlertolerantes System mit Verpolungsschutz                9. Höherer Zeitaufwand für Kundengespräch, wenn kei-
          viele dieser Optimizer in einen Strang                                      reduziert Schäden bei elektrischer Verkabelung.                 ne Module ausgetauscht werden und der Kunde nur

          geschaltet werden können. Dies verein-
                                                                                                                                                      geringe Unterschiede zwischen Modulen reklamiert.

          facht zwar die zügige Stringplanung                                    11. Zusatzaufträge bei Austausch von MLPE.

          und macht den PV-Experten fast über-                                   12. Zusatzauftrag von Modultausch mit nur margi-
                                                                                      naler Minderleistung.
          flüssig, führt aber nicht zwingend zu
          deutlich mehr Performance beim End-        Planer                      13. Zeitersparnis bei Stringplanung.                            10. keine elektrische Fachplanung mehr nötig, Archi-
                                                                                                                                                      tekt oder andere machen Planung.
          kunden (Tabelle).
             Für die sorgfältigen MLPE-Planer        Tabelle Dezentrale MLPE-Modulelektronik bringt Vor- und Nachteile.
          kann folgende Empfehlung abgegeben
          werden: Die Anzahl eingesetzter Opti-
          mizer sollte so geplant werden, dass sie   gen Fall mit dem Schornstein ein Poten-                                            die meisten Verluste gegenüber dem
          im nicht beschatteten Fall möglichst       zial des Mehrertrags von 5 % übers Jahr                                            Stringinverter. Dieses Mapping der
          nahe am Spannungsverhältnis von 1          besteht – bei optimalen Umwandlungs-                                               Verluste mit den realen Wirkungsgra-
          landen. Dabei muss man beim einpha-        wirkungsgraden von MLPE und String­                                                den der Komponenten für jede Stunde
          sigen von 360 V und beim dreiphasigen      inverter. Bei den real vermessenen                                                 im Jahr zeigt Bild 4. Die Gewinne wer-
          Inverter von 750 V Strangspannung          Komponenten schrumpft der jährliche                                                den wieder in den Randzeiten des
          ausgehen.                                  Peformance-Vorteil der MLPE auf rund                                               Tages eingefahren, wenn die Sonne tie-
                                                     2 %. Dabei wurden 13 Module mit je                                                 fer liegt und die Schatten lang sind.
          Wie hoch sind die jährlichen               300 W und 60 Zellen und ein String­                                                  Es gibt aber bei der Entscheidung für
          Gewinne wirklich?                          inverter mit einer Euro-Effizienz von                                              oder wider MLPE noch andere Aspekte
          Die Messungen im Indoor-Labor,             97,5 % als Referenz untersucht.                                                    zu beachten, die nicht auf der Jahres-
          gekoppelt mit dem MLPE-Shade-Simu-           Die MLPE erleiden in den Sommer-                                                 performance basieren (Tabelle). Bei-
          lationstool, haben gezeigt, dass im obi-   monaten, am Mittag von 11 bis 15 Uhr,                                              spielsweise führt der Betrieb des

                                                                                                                                                                               bulletin.ch 5 / 2021            65

07_2105_Baumgartner.indd 65                                                                                                                                                                                  27.04.21 08:25
Optimizer: Nur ein Hype oder die Zukunft? - Bulletin.ch
PA N O R A M A | E R N E U E R B A R E E N E R G I E N

             beschatteten Moduls im Arbeitspunkt          formance gegenüber dem String­                Detail bekannt und der MLPE-Mehr­
             mit der höheren Modulspannung, wie           inverter. Jedoch können 2 % Mehrertrag        ertrag wird oft überschätzt. Im Rahmen
             in Bild 1 rechts dargestellt, zu keiner      durch eine effizientere Leistungselek­        eines demnächst startenden BFE-For-
             lokalen Übertemperatur an der limitie-       tronik, die nur einen Zehntel der Ge­         schungsprojekts werden wir diese
             renden Zelle. Anders jedoch bei der          samtkosten bindet, einen um 20 %              A nalysen der Verschattungsvarianten
                                                                                                        ­
             Aktivierung der Bypass-Diode mit dem         höheren Wechselrichterpreis rechtferti­       ausweiten, weitere Labormessungen
             Stringinverter, wenn sie im Sommer           gen. Auch andere messtechnische               ausführen und die Ergebnisse auch mit
             am Mittag passiert und die kritische         Untersuchungen zu MLPE versus                 Messungen aus dem Feld vergleichen.
             Grös­se von über 100 °C erreicht. Damit      String­inverter kamen auf Unterschiede        Inputs aus der Praxis sind immer will-
             ist sie gefährlich nahe an der Delami-       im Ertrag in der Grössenordnung von           kommen. Es ist geplant, wieder für die
             nationsgrenze der Module. Wenn               nur 1 % [4] bis 4 % [5] für leichte Ver-      Internationale Energie-Agentur im Rah-
             jedoch eine Modul-Platzierung gewählt        schattungen wie hier beschrieben.             men von Arbeitsgruppe Task 13 diese
             wird, bei der am Mittag diese Verschat-         Solche Analysen erfordern präzise          MLPE-Erkenntnisse mit jenen anderer
             tung nicht auftritt, kann dies elegant       Komponenten-Kenndaten der dreidimen­          Labors zu vergleichen und zu diesem
             auch mit einem String­inverter verhin-       sio­nalen Verschattungssituation sowie die    Thema eine entsprechende gemeinsame
             dert werden.                                 genaue Lage und Orientierung jeder Solar-     IEA-Publikation zu koordinieren.
                Ein wesentlicher anderer Aspekt ist       zelle. Es ist nicht realistisch anzunehmen,
             das Risiko, das in Bezug auf die Lang-       dass Planer so viel Zeit investieren soll-    Referenzen
             zeitstabilität der MLPE durch die höhere     ten, um diese geometrischen Daten für         [1] www.solaredge.com/sites/default/files/how-to-sell-

             Betriebstemperatur der MLPE-Elektro-         die Detailanalysen vor Ort zu erheben. Es         solaredge-eng.pdf, Download 03/2021, erstellt in 2019.
                                                                                                        [2] C. Allenspach, V. Gonzalez de Echavarri Castro, S.  Richter,
             nikkomponenten hinter den Solarmo-           wird aber empfohlen, auf Basis von ähn-           C. Meier, F. Carigiet, F.P. Baumgartner; 37th European Photo-
             dulen im Feld gegeben ist. Obwohl dazu       lichen Situationen Dachtypen, Verschat-           voltaic Solar Energy Conference and Exhibition, 2020, p. 1188,
                                                                                                            home.zhaw.ch/~bauf/T/MLPE/index.htm.
             noch keine unabhängigen Messergeb-           tungsobjekte und Modulzahl im String          [3] F. Baumgartner, M. Green, M. Littwin, W. van Stark; Report
             nisse aus dem Feld vorliegen, sollte es      auf typische quantitative Performance-            IEA-PVPS T13-15:2021, Performance of New Photovoltaic
                                                                                                            System Designs; ISBN 978-3-907281-04-8, Chapter 3.1.4.
             trotzdem beachtet werden. Denn wenn          Gewinne der MLPE zu schliessen.               [4] W. T. Franke, «The Impact of Optimizers for PV-Modules»,
             ein Tausch der MLPE am Dach nötig               Wichtig wird auch sein, diese Mess-            University Research Report Uni SDU Electrical Enginee-
                                                                                                            ring, sdu.dk, May 2019, Tab. 3.
             wird, verbleiben – auch bei kostenlosem      daten mit denen anderer Fachgruppen           [5] C. Deline, M. Donavan, J. Forrest, Technical Report NREL/
             Ersatz der Hardware innerhalb der            international zu vergleichen, Empfeh-             TP-5200-54876, May 2012.

             25-jährigen Garantiezeit – die Kosten für    lungen für die Branche zu erarbeiten          Autor
             Arbeitszeit und Zusatzkosten.                und die Ergebnisse mit der Branche zu         Prof. Dr. Franz Baumgartner ist Leiter der Fachgruppe
                                                                                                        Photovoltaik-Systeme am Institut für Energie und Fluid
                                                          teilen. Oft bringt der Einsatz von einzel-    Engineering und Leiter des Bachelorstudiengangs Energie-
             Fazit und Ausblick                           nen MLPE nahe einem Schattenobjekt            und Umwelttechnik an der SoE.

             Die bisher analysierten Situationen          ähnliche Gewinne wie ein kompletter           JJ ZHAW, 8400 Winterthur
                                                                                                        JJ franz.baumgartner@zhaw.ch
             Schrägdach mit Schornstein / Lukarne         Satz von MLPEs für jedes Modul.
             erbrachten einen Vorteil der Optimizer          Kaum einem PV-Praktiker oder PV-           Ein besonderer Dank geht an Cyril Allenspach und Fabian
                                                                                                        Carigiet, ZHAW. Sie haben die Labor-Messungen und die
             von bis zu ca. 2 % für die jährliche Per-    Planer sind diese Zusammenhänge im            Simulation wesentlich vorangetrieben.

               RÉSUMÉ
                               Optimiseurs de puissance : s’agit-il juste d’un buzz ou de l’avenir ?
                               Onduleurs photovoltaïques

             Le succès économique des petits optimiseurs électroniques           pour des rendements de conversion optimaux des MLPE et
             (MLPE, module-level power electronic) pour les installations        de l’onduleur de chaîne. Avec les composants mesurés en
             photovoltaïques (PV) réalisées en toiture est impres­sion­nant.     conditions réelles, l’augmentation de la performance
             Le chiffre d’affaires global du leader du marché dans ce seg-       ­annuelle grâce aux MLPE n’atteint qu’environ 2 %, une
             ment s’élève à environ 1,5 mia. USD. Mais ces convertisseurs         ­valeur inférieure de plusieurs facteurs aux « jusqu’à 20 % »
             électroniques mènent-ils également au rendement PV sup-               annoncés par le marketing.
             plémentaire promis aux clients finaux ? À première vue, ce               Un autre aspect important : les risques en matière de sta-
             n’est pas évident. Ces systèmes complexes ont donc été me-            bilité à long terme des MLPE situés derrière les modules
             surés et analysés dans un laboratoire de la ZHAW (Zürcher             photovoltaïques en toiture, en raison des températures de
             Hochschule für Angewandte Wissenschaften) à Winterthur.               fonctionnement plus élevées de leurs composants électro-
             Treize modules, de 300 W et 60 cellules chacun, ainsi qu’un           niques. Bien qu’à ce propos des résultats de mesures indé­
             onduleur de chaîne avec un rendement européen de 97,5 %,              pendantes en conditions réelles ne soient pas encore dispo-
             ont été examinés à titre de référence.                                nibles, ces risques doivent néanmoins être pris en compte.
                Les mesures effectuées dans le laboratoire intérieur, cou-         En effet, si un MLPE doit être remplacé sur le toit, même si
             plées à un outil de simulation d’ombrage pour les MLPE, ont           le matériel est échangé gratuitement pendant la période de
             montré qu’en présence d’une cheminée, il existe un poten-             garantie de 25 ans, les coûts liés au temps de travail et les
             tiel de rendement supplémentaire de 5 % sur l’année ; ceci            coûts supplémentaires, eux, subsistent.                   NO

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