Teilverschattung: Wann lohnt ein Modul-Optimierer?

Die Module eines Strangs sind in Reihe geschaltet. Durch alle fließt derselbe Strom. Liefert eine verschattete Zelle weniger Strom, bremst sie ohne Gegenmaßnahme den ganzen Strang.

Dafür haben Solarmodule Bypassdioden. Eine Bypassdiode überbrückt eine Gruppe von Zellen, deren Leistung fehlt dann. Bei einem üblichen Modul mit 60 Zellen und drei Bypassdioden sind das 20 Zellen: Das Modul verliert ein Drittel seiner Leistung, der Strom im Strang fließt aber weiter.

Ein Rest bleibt. Der Wechselrichter wählt einen Arbeitspunkt für den ganzen Strang, und durch alle Module fließt derselbe Strom. Brauchen die Module für ihre höchste Leistung unterschiedliche Ströme, kann dieser gemeinsame Strom nicht alle gleichzeitig optimal betreiben.

Ein Modul-Optimierer ist ein Gleichstromwandler, der zwischen Modul und Strang sitzt. Er betreibt das Modul an dessen eigenem besten Punkt und passt den Strom an den des Strangs an. Beim BRC M600-M schaltet ihn laut Anleitung der Wechselrichter bei Verschattung zu, ähnlich wie eine Bypassdiode. Ohne Schatten bleibt er im Standby.

Den Schatten selbst nimmt kein Optimierer weg. Er holt nur einen Teil des Verlusts zurück. Im Test des NREL mit Leistungselektronik je Modul von mehreren Herstellern waren es 25 bis 35 % der Schattenverluste eines Jahres.

Dem stehen die Eigenverluste des Optimierers gegenüber. Die ZHAW hat an Optimierern zweier großer Hersteller typisch 2 bis 3 % gemessen, mehr als deren Datenblätter angeben. Ihr Fazit: Einen nennenswerten Mehrertrag übers Jahr gibt es nur bei sehr starker Verschattung. Den M600-M hat die ZHAW nicht gemessen; BRC gibt für ihn einen maximalen Wirkungsgrad von 99,3 % an.

Entscheidend ist, wie lange und wie stark einzelne Module im Schatten liegen. An einer Hauswand sind das oft Balkone, Vordächer und Bäume. Ob sich Ihre Wand überhaupt eignet, zeigt der Ratgeber PV an der Fassade; für eine Wand in Deutschland nennt der Fassaden-PV-Rechner das passende Set.

In einer Jahressimulation der ZHAW für ein Dach mit 13 Modulen schnitt die Variante mit Optimierern an nur zwei verschatteten Modulen am besten ab. Mit Optimierern an allen 13 Modulen lag der Ertrag 0,6 % darunter, wegen der Eigenverluste der übrigen elf.

BRC lässt Teilbestückung zu, mit Grenzen. Erlaubt der Wechselrichter je MPP-Tracker mehr als 16 A Eingangsstrom, darf höchstens die Hälfte der Module dieses Strangs einen M600-M bekommen. Ohne Gateway BRConnect gibt es laut BRC keine Mindestanzahl, ein einzelner Optimierer genügt. Mit Gateway braucht jeder überwachte Strang 4 bis 25 Optimierer, damit die Daten sicher übertragen werden.

• Modul: Höchstens 600 W, und seine Leerlaufspannung darf auch an sehr kalten Tagen 70 V nicht überschreiten. Sie steigt bei Kälte; Ausgangswert und Temperaturkoeffizient stehen im Datenblatt des Moduls.
• Wechselrichter: Ob er mit dem M600-M zusammenarbeitet, zeigt der Wechselrichter-Checker von BRC. Die Kombination mit Ihrem Wechselrichter prüft der Elektrofachbetrieb, der die Anlage anschließt.
• Montage: Der Optimierer wird mit einer M8-Schraube am Montagesystem befestigt. Schraube und Flanschmutter liegen nicht bei. Anschließen darf ihn laut BRC nur eine Elektrofachkraft.

Für die Optimierung nicht. Laut Datenblatt ist BRConnect das Gateway für die Überwachung: Erst damit sehen Sie die Leistung der Module, die einen M600-M haben, in der BRC Power Manager App oder im Web.

Das Gateway spricht über die vorhandenen Gleichstromkabel mit den Optimierern. Ein BRConnect reicht für 1 bis 3 Stränge mit je 4 bis 25 Optimierern. Es braucht eine Stromversorgung mit 24 V und eine Verbindung zum Internet über WLAN oder Netzwerkkabel.