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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik PV Module elektronisch zuschalten?


Autor: Oliver E. (hugohiasl)
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Hallo,

ich bin derzeit am überlegen, ob es möglich wäre, ein oder zwei 
verschattete Module elektronisch in den String einer Photovoltaikanlage 
ein und auszuklinken.

Das Modul liefert ca. 40 Volt und hat einen Strom von ca. 8,5 A 
(kurzschluss) bzw. max 7,5 A. Der ganze String demnach zwischen 350 und 
500 Volt.

Kann man solche Lasten effizient in eine Reihenschaltung von ca. 10 
weiteren Modulen elektronisch (also quasi auf Knopfdruck) einbinden, so 
daß je nach Wetterlage 10, 11 oder alle 12 Module verwendet werden?

Da es dauerhaft, wartungsfrei sein sollte, dachte ich an 
Leistungs-MOSFETs.

Ist das prinzipiell möglich? Wie hoch schätzt ihr den Aufwand ein?

Bevor nun Hinweise kommen, daß ich sowas besser bleiben lassen sollte, 
wenn ich das schon nicht weiss... Ich will es nicht selbst entwickeln. 
Allerdings würde ich mich gleich gar nicht auf die Suche nach jemand 
machen, der mir das entwickeln könnte, wenn es technisch gar nicht geht. 
:-)

Nun bin ich mal gespannt auf Eure Informationen hierzu.

Herzlichen Dank schon mal.

Viele Grüsse
HugoHiasl

Autor: Torsten Broxtermann (tbrox)
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Technisch machbar ist das sicherlich.
Ich sehe nur noch nicht ganz den Sinn da drin ...
Warum sollen die verschatteten Module nicht mit geringerer Leistung 
mitlaufen?
Was sagt der Wechselrichter zu den Spannungsschwankungen? Kostet das 
vielleicht mehr Performance als die mit im Strang zu belassen?

Autor: EGS (Gast)
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Technisch möglich ist das schon, du musst nur schauen ob die 
Analgenregelung mit der kurzeitig auftretenden Spannungsspitze 
klarkommt.

Auch musst du schauen das die leistung auch verarbeitet werden kann 
(Netzeinspeisung, Pufferspeicher oder Abnehmer). Ansonsten wäre es ja 
sinnfrei die Zusatzmodule anzuschalten.

Im Prinzip könnte man hier ähnlich einer 
blindleistungskompensationsanlage die Module nach Leistungsbedarf oder 
-erzeugung zuschalten oder abschalten.

Autor: EGS (Gast)
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Ich entschuldige mich für den Schweinkram den ich geschrieben habe, 
meinte natürlich die Anlagenregelung!!!

Autor: oszi40 (Gast)
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Bei mir stellen sich da noch weitere Fragen:

1. Ob die Reihenschaltung wie bei der Weihnachtsbaumbeleutung wirklich 
so ausfallsicher ist, daß sie >10 Jahre Strom liefert??

2. Ob es zweckmäßig ist NUR 2 Module hinzuzuschalten, da der Schatten ja 
wie bei der Sonnenuhr ein ganzes Stück wandern wird.

3. Reichen nicht eim paar dicke Überbrückungsdioden aus, um die 
Verpolung dunkler Stellen zu verhindern?

Autor: Oliver E. (hugohiasl)
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Danke für die ersten Antworten.

Also "technisch machbar" hört sich gut an.

Die Module im String zu belassen, und mit niedriger Leistung mitlaufen 
zu lassen, ist leider relativ ineffizient, weil diese verschatteten 
Module den gesamten String leistungsmässig extrem mit nach unten ziehen.

Meistens werden auch noch 2 Strings parallel betrieben und selbst der 
zweite String wird dann noch leistungsmässig ausgebremst.

Die Wechselrichter können einen relativ weiten Eingangsspannungsbereich 
nutzen (z.B. 350-500 Volt). In jedem dieser Eingangsspannungsbereiche 
arbeitet er durch MPP Tracking wieder recht effizient.

Es wäre also deutlich effizienter einen 10 Modul String ohne Schatten zu 
betreiben als einen 12 Modulstring mit 1 oder 2 verschatteten Modulen.

Autor: Oliver E. (hugohiasl)
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oszi40 schrieb:
> Bei mir stellen sich da noch weitere Fragen:

Ich versuch mal die jeweils darunter kurz zu kommentieren...

> 1. Ob die Reihenschaltung wie bei der Weihnachtsbaumbeleutung wirklich
> so ausfallsicher ist, daß sie >10 Jahre Strom liefert??

Normale Photovoltaikanlagen arbeiten auf diesem Prinzip und sollen 20 
Jahre laufen.


> 2. Ob es zweckmäßig ist NUR 2 Module hinzuzuschalten, da der Schatten ja
> wie bei der Sonnenuhr ein ganzes Stück wandern wird.

Das wird von der Umgebung abhängen. Aber mal angenommen man hat ein 
südausgerichtetes Dach und eine Gaube drauf. Es bleibt einem die Wahl 
die Flächen neben den Gauben weiträumig auszusparen oder eben morgens 
die westlichen und abends die östlichen Module aus dem String zu nehmen.


> 3. Reichen nicht eim paar dicke Überbrückungsdioden aus, um die
> Verpolung dunkler Stellen zu verhindern?

Es gibt sogenannte Bypass-Dioden in den Modulen. Aber leider schalten 
die gerade bei langsam nahendem Schatten nicht, da sie irgendwie über 
die Spannungsdifferenzen angesteuert werden. Allerdings bin ich hier 
nicht tief genug in der Materie um das sinnvoll zu erklären.

Autor: Ulrich (Gast)
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Die Bypassdioden sollten schon schnell genug sein, denn praktisch alle 
Halbleiterdioden sind schneller als die Solarzellen. Das Problem könnte 
die MPP Rgelung sein. Wenn eines der Module Teilweile abgeschattet ist, 
dann wird die sonst relativ einfache MPP Regelung alles andere als 
einfach, vor allem wenn der Regler hier keine informationen über die 
Spannung an den einzelnen Modulen hat.

Wenn man viele Probleme mit Schatten hat könnte es z.B. sinnvoll sein 2 
Module die weniger Licht kriegen parallel zu schalten und dann in Reihe 
mit den anderen 10. Die Umschaltung ist aber sicher nicht ganz einfach.
Da gibt es sicher einige Möglichkeiten, aber ob der Aufwand lohnt ist 
die Frage. Eine eventuell intelligentere MPP Regelung wäre sicher 
sinnvoll (wenn das nicht ohnehin schon gemacht wird), müßte dann aber 
wohl in den Umrichter integriert sein und ist wohl nichts zum extern 
Nachrüsten.

Autor: Gast4 (Gast)
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Wenn EIN String an einem Wechselrichter haengt, sollte das mit 
Bypassdioden problemlos funktionieren. Wenn da aber zwei Strings 
parallel dranhaengen wird es unuebersichtlich.
Beispiel mit erfundenen Zahlen:
String 1 (unverschattet) liefert ca.  450V
String 2 (ein Modul im Schatten) liefert noch 410V
Damit kann String 2 keinen Strom mehr in den Wechselrichter fliessen 
lassen, schlimmer noch, es wird vermutlich Strom von String1 durch 
String2 fliessen.

Das deutet ja auf Parallelschaltung hin:
>Meistens werden auch noch 2 Strings parallel betrieben und selbst der
>zweite String wird dann noch leistungsmässig ausgebremst.

Gast4

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