Ich muss das Thema hier noch mal aufgreifen.
Aufgrund der geplanten Belegung meines Daches habe ich mich mit der Berechnung beschäftigt und einfach mal eine Verschaltung von vier Modulen in Reihe simuliert.
1. Ermittlung was ein Modul bei unterschiedlicher Verschattung für eine Leistung abgibt.
2. Verschaltung von vier Modulen in Serie und mit unterschiedlichen aber jeweils einheitlichen Verschattungen geprüft. Ergebnis aus Punkt Eins multipliziert mit vier: passt.
3. Simulation von unterschiedlichen Verschattungen auf den einzelnen Modulen. Erwartung: Leistung entspricht der Summe der Leistung aus Punkt 1 der einzelnen Module. Ergebnis: falsch.
nach einigen Versuchen mit unterschiedlichen Werten bin ich der Meinung, dass man folgende Leistung verliert:
- bis zum höchsten Punkt der Kurve alle fallenden Bereiche
- danach alle steigenden Bereiche.
Ich denke, dass sich zumindest Teile dieser Verluste durch Optimierer einfahren lassen.
Bei Solaredge sollte es, zumindest theoretisch, alles sein. Die Tigos können aber nur mit der Spannung nach unten, also holen die auch nur den Teil vor oder nach dem MPP zurück. Ich denke es ist alles hinter dem MMP, aber ich bin mir nicht sicher. Sinnvoll wäre es in diesem Fall eigentlich, wenn der WR den ersten Hochpunkt einregelt, damit die Optimierer alle eine Chance haben ihre Arbeit zu machen. Aber ob das ein WR erkennt...
Ich gehe davon aus, dass die Optimierer schon mehr Leistung bringen können. Ob es sich das rechnet, ist natürlich noch eine andere Frage.
Ich habe mal versucht die Auswirkung bei mir zu Überschlagen.
Bei bewölktem Himmel dürfte die Auswirkung uninteressant sein (gleichmäßige Einstrahlung)
Im Jahr 2021 hatten wir bei uns in Brandenburg 1500 Sonnenstunden.
Für meinem Dach dürfte der Verlust bei klarem Himmel im Durchschnitt bei etwa 200W liegen (großzügig gerechnet).
Bei Sonnenschein sollte meine Anlage mehr erzeugen, als ich verbrauchen kann, also Einspeisetarif.
Da meine problematischen Flächen in Süd und Ost liegen, spielt das Problem am späten Nachmittag keine Rolle mehr. Also etwa 1000 relevante Sonnenstunden.
1000Std x 0,2kW x 0,07€/kW = 16€/J
Dafür müsste ich 9 Tigos a 50€ kaufen = 450€
Macht 28 Jahre, wenn alles heile bleibt...
Hallo zusammen,
nach etlichen Stunden der Recherche habe ich anscheinend einen Denkfehler bei der Klärung der Frage, ob sich ein Optimierer lohnt oder nicht. Konkret scheine ich etwas in der grundsätzlichen Funktion von Modulen oder Optimierer nicht richtig verstanden zu haben.
Findet bitte den Fehler:
Ein Modul wie in Andreas Beispiel besteht aus 36 in Serie geschalteten Zellen mit 2 Shottky-Dioden. Durch die Dioden bekommt das Modul alle 12 Zellen einen Bypass, richtig?
Jede Zelle erzeugt bei voller Einstrahlung ~0,59V bei 9,1A. Am Ende des Moduls kommen dann durch die Serienschaltung der Zellen ~21V und 9,1A an.
Wird nun ein Teil der Zellen (wir nehmen die ersten 12 bis zum ersten Bypass) komplett dunkel gemacht, können diese 12 Zellen keine Spannung mehr zum Modul beitragen, die Shottky-Diode schaltet aufgrund der >0,4V Spannungsdifferenz auf leitend, ergo fehlen 12*0,59V=~7V.
Also müsste das Modul doch nun bei 9,1A und 14V laufen.
Damit stellt das Modul doch keinen Flaschenhals mehr dar, oder? Die 9,1A können trotzdem ungehindert fließen, die Spannungen der Module addieren sich und am Ende gibt es nur 2 Hügel auf der Leistungskennlinie, wobei der global MPPT den großen problemlos finden wird.
Ein Optimierer würde das Modul, hätte es keinen Bypass, komplett ausschalten müssen, weil sonst alle angrenzenden Module nicht mehr ihren Strom durch diese 12 Zellen leiten könnten. In diesem Fall wäre der Optimierer als Bypassersatz nützlich, richtig?
Jetzt der Fall, wenn die 12 Zellen nur ein wenig verschattet werden.
In diesem Fall bleibt die Modulspannung bei ~21V, aber der Strom der 12 Zellen sinkt, sagen wir auf 2A.
Was passiert jetzt in dem Modul? Wie verhalten sich die Shottkydioden? Reagieren die auch auf Stromdifferenzen?
Ich verstehe einfach nicht, in welchen Schattenszenarien die Bypassdioden die Leistung retten und in welchen ein Optimierer das könnte, so lange alle Module in Serie geschaltet sind.
Vielen Dank für eure Hilfe
Hallo Leute
Jetzt bin ich etwas irritiert Ich lese überall, dass gerade bei einem String sich der Strom auf das schwächste Modul einstellt!
D.h wenn ein Modul Beschattet ist und nur mehr 5A anstatt 10 liefert hat doch der ganze String nur mehr 5A.
Hab ich irgendwas falsch verstanden?
lg
Helmut
Doppelpost, sorry. bitte loeschen
Hallo LeuteJein. Oder eher Ja.
Jetzt bin ich etwas irritiert Ich lese überall, dass gerade bei einem String sich der Strom auf das schwächste Modul einstellt!
D.h wenn ein Modul Beschattet ist und nur mehr 5A anstatt 10 liefert hat doch der ganze String nur mehr 5A.
Hab ich irgendwas falsch verstanden?
lg
Helmut
Erstmal ist die Erklärung weiter oben richtig, ein abgeschatteten Feld kam keinen Strom mehr liefern, oder deutlich weniger. Die anderen Felder/ Module können aber, und tun das auch. Was passiert ist, dass die Spannung des abgeschatteten Feldes "umgedreht" wird. Dadurch wird die Bypassdiode leitend.
Wie oben beschrieben fehlt jetzt die Spannung der Zellen im Feld, plus der Spannungsabfall an der Diode, etwas mehr als 1 V.
Es ist zu erwähnen, das die Abschattung einer einzigen Zelle genügt, um das Feld aus der Lieferung rauszunehmen.
Der Strom der verbleibenden liefernden Zelle bleibt Imppt, halbiert sich also nicht.
Jetzt zum Thema schwächere Zelle. Nehme wir eine um 5 % abgeschatteten Zelle an, oder eine entsprechend schwächere. Was passiert, wenn die übrigen Zellen ihre 100 % Nennstrom "durchdrücken"? Dazu muss man sich die Zellenkennlinien ansehen. Zwischen dem Punkt Umppt mit dem Strom Imppt und dem kuerzschlussfall U gleich null und der Kurzschlussstrom.... Liegt eine fast gerade Kennlinie. Un der Kurzschluss Strom ist in etwa 20 % größer als Imppt.
Also, die um 5 % schwächere Zelle kann den Strom der anderen Zellen "mitgehen"... Um den Preis, das ihre Zellspannung dabei um etwa 25% sinkt.
Jetzt ist die spannende Frage, bestimmt die schwächere Zelle den Strom? Nein, aber es gibt einen Leistungsverlust durch die fallende Zellenspannung.
Wenn ihr das ganze verstanden habt, wisst ihr auch, wo etwa das Spiel zuende ist... Nämlich bei etwa 20 % Unterschied, da nämlich "liefert" die schwache Zelle noch den Nennstrom.... Aber ihre Spannung ist null !
Hoffentlich können einige mit der Erklärung was anfangen..... :mrgreen:
Hallo,Hallo LeuteJein. Oder eher Ja.
Jetzt bin ich etwas irritiert Ich lese überall, dass gerade bei einem String sich der Strom auf das schwächste Modul einstellt!
D.h wenn ein Modul Beschattet ist und nur mehr 5A anstatt 10 liefert hat doch der ganze String nur mehr 5A.
Hab ich irgendwas falsch verstanden?
lg
Helmut
Erstmal ist die Erklärung weiter oben richtig, ein abgeschatteten Feld kam keinen Strom mehr liefern, oder deutlich weniger. Die anderen Felder/ Module können aber, und tun das auch. Was passiert ist, dass die Spannung des abgeschatteten Feldes "umgedreht" wird. Dadurch wird die Bypassdiode leitend.
Wie oben beschrieben fehlt jetzt die Spannung der Zellen im Feld, plus der Spannungsabfall an der Diode, etwas mehr als 1 V.
Es ist zu erwähnen, das die Abschattung einer einzigen Zelle genügt, um das Feld aus der Lieferung rauszunehmen.
Der Strom der verbleibenden liefernden Zelle bleibt Imppt, halbiert sich also nicht.
Jetzt zum Thema schwächere Zelle. Nehme wir eine um 5 % abgeschatteten Zelle an, oder eine entsprechend schwächere. Was passiert, wenn die übrigen Zellen ihre 100 % Nennstrom "durchdrücken"? Dazu muss man sich die Zellenkennlinien ansehen. Zwischen dem Punkt Umppt mit dem Strom Imppt und dem kuerzschlussfall U gleich null und der Kurzschlussstrom.... Liegt eine fast gerade Kennlinie. Un der Kurzschluss Strom ist in etwa 20 % größer als Imppt.
Also, die um 5 % schwächere Zelle kann den Strom der anderen Zellen "mitgehen"... Um den Preis, das ihre Zellspannung dabei um etwa 25% sinkt.
Jetzt ist die spannende Frage, bestimmt die schwächere Zelle den Strom? Nein, aber es gibt einen Leistungsverlust durch die fallende Zellenspannung.
d.h der Strom im String müsste dann immer der des stärksten Moduls sein
1 Modul keine Bschattung liefert 10A
2 Modul 5% Beschattung lässt die 10A fließen bei niedrigerer Modulspannung ich verliere also auch nur eine gewisse Leistung des einen Moduls, alle anderen bleiben unbeeinflusst!
das mit den %ten geht dann soweit bis halt die Modulspannung so niedrig ist und die Diode durchschaltet
Wenn ihr das ganze verstanden habt, wisst ihr auch, wo etwa das Spiel zuende ist... Nämlich bei etwa 20 % Unterschied, da nämlich "liefert" die schwache Zelle noch den Nennstrom.... Aber ihre Spannung ist null !
hier müsste doch dann schon die Diode geschaltet haben, oder?
Hoffentlich können einige mit der Erklärung was anfangen..... :mrgreen:
das ist nicht einfach zu verstehen zumindest für mich!
Ich hab ein paar Kommentare in Rot eingefügt!
Das ist nicht einfach zu verstehen zumindest für mich.
Aber Fazit ist scheinbar, dass man sich den Optimierer sparen kann im Falle einer teilweisen Beschattung eines Strings!
Ich habe mir sehr viel Mühe gegeben, diesen doch sehr komplizierten Zusammenhang zu erklären. Und ich sehe, dass du dich damit beschäftigst, danke.
Hallo,
Ich hab ein paar Kommentare in Rot eingefügt!
Das ist nicht einfach zu verstehen zumindest für mich.
Die roten Kommentare werde ich noch beantworten, das ist gar nicht so einfach, es muss ja der Zusammenhang erhalten werden, sonst isses unverständlich.
Aber Fazit ist scheinbar, dass man sich den Optimierer sparen kann im Falle einer teilweisen Beschattung eines Strings!Ich habe mich zu dieser Frage nicht geäußert, weil ich die Funktion der Optimierter noch nicht kenne.
Aber ich habe eine grundsätzliche Meinung. Ich vermute (!), Dass das Potential, was die optimierte verbessern können, vergleichsweise klein ist. Und dann sollte man das Geld nicht in Optimierer stecken, sondern in weitere Panels.
Aber vielleicht ist ja auch Mal jemand hier, der mir die Funktion der Optimierer erklärt....
So, ich Versuche es Mal.
Ich habe meine Post, als Helmuth Zitat, kommentiert und versucht, das ganze etwas einzudampfen, damit es lesbar bleibt.
Jetzt zum Thema schwächere Zelle. Nehme wir eine um 5 % abgeschatteten Zelle an, oder eine entsprechend schwächere. Was passiert, wenn die übrigen Zellen ihre 100 % Nennstrom "durchdrücken"? Dazu muss man sich die Zellenkennlinien ansehen. Zwischen dem Punkt Umppt mit dem Strom Imppt und dem kuerzschlussfall U gleich null und der Kurzschlussstrom.... Liegt eine fast gerade Kennlinie. Un der Kurzschluss Strom ist in etwa 20 % größer als Imppt.
Also, die um 5 % schwächere Zelle kann den Strom der anderen Zellen "mitgehen"... Um den Preis, das ihre Zellspannung dabei um etwa 25% sinkt.
Jetzt ist die spannende Frage, bestimmt die schwächere Zelle den Strom? Nein, aber es gibt einen Leistungsverlust durch die fallende Zellenspannung.
d.h der Strom im String müsste dann immer der des stärksten Moduls sein
Eigentlich ja. Uneigentlich nein.
Da gibt's nämlich noch den mppt Optimierer im Wandler, und DER bestimmt letztendlich, welcher Strom fliesst, nämlich nach der Regel, wie er am meisten Leistung rauskriegt. Und dazu probiert er tatsächlich rum, indem er den Strom variiert, und die entsprechende Leistung misst bzw. berechnet.
1 Modul keine Beschattung liefert 10A
2 Modul 5% Beschattung lässt die 10A fließen bei niedrigerer Modulspannung ich verliere also auch nur eine gewisse Leistung des einen Moduls, alle anderen bleiben unbeeinflusst!
Ja, das ist grundsätzlich richtig.
das mit den %ten geht dann soweit bis halt die Modulspannung so niedrig ist und die Diode durchschaltetNein, gerade eben nicht nicht, aber wenn der Strom weiter steigt, würde die Zellspannung weiter, ins negative, fallen. Die Bypassdioden gibt es aber nicht pro Zelle, sondern etwa pro 20 Zellen. Es muss also die Gesamtspanung des 20 Zellenteils unter 0 V (null) fallen, dann schaltet eine Bypassdiode durch.
Wenn ihr das ganze verstanden habt, wisst ihr auch, wo etwa das Spiel zuende ist... Nämlich bei etwa 20 % Unterschied, da nämlich "liefert" die schwache Zelle noch den Nennstrom.... Aber ihre Spannung ist null !
hier müsste doch dann schon die Diode geschaltet haben, oder?
Das ganze ist tatsächlich ein zusammenarbeiten mehrerer verschachtelter Zusammenhänge. Und nicht einfach auf einen Schlag zu erfassen.
Ein letzter Hinweis zu den Bypassdioden. Deren Hauptaufgabe ist es garnicht, den besseren Teil der Leistung eines Moduls zu retten, sondern so verhindern, das im Abschattungsfall einer oder mehrerer Zellen diese ( in einem langen String) zerstört werden. Das retten der Leistung, über das wir hier sprechen, ist also nur der Nebeneffekt einer Schutzfunktion.
Irgendwie habe ich gerade ein Brett vor dem Kopf - ich finde das Video nicht mehr.
Kann jemand netterweise mal den Link posten?