Smarte PV Module

Der Standort einer Photovoltaikanlage entscheidet maßgeblich darüber, inwieweit diese wirtschaftlich betrieben werden kann. Neben der Ausrichtung und dem Neigungswinkel der Module spielen Verschattungen für die Wirtschaftlichkeit eine große Rolle. Sogenannte smarte PV-Module, mit englischem Begriff „smart modules“, sollen die Leistung von PV-Anlagen erhöhen, auch wenn (dauerhafte) Verschattungen vorhanden sind. 

Auswirkungen von Verschattungen auf Photovoltaikanlagen 

Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist es wichtig, mögliche Verschattungen zu erkennen und in die Planung einzubeziehen. Bei Photovoltaikanlagen, die (Teil-)Verschattungen unterliegen, sinkt der Solarertrag zum Teil deutlich. Ob die eine Anlage bei dauerhafter Verschattung der Solarmodule noch wirtschaftlich betrieben werden kann, errechnet eine Fachkraft für Solartechnik schon im Voraus. 

Ohne Smart-Module führen auch kleine Verschattungen, die auf den ersten Blick nicht beachtenswert erscheinen, bereits zu großen Leistungseinbußen. Das liegt daran, dass es ein gängiges Verfahren ist, Solarmodule in Reihe zu schalten und so zu einem Strang zu vereinen. Fließt nun in einem Solarmodul aufgrund von Verschattungen wenig oder kein Strom, wirkt sich das auf den gesamten Strang aus, denn dieser passt sich der Leistung des am schwächsten arbeitenden Moduls an. 

Smarte PV-Module sind eine mögliche Lösung. Die Leistungsoptimierer, die in ihnen bereits verbaut sind, können jedoch auch separat installiert bzw. nachgerüstet werden. Sie bewirken, dass die restlichen Solarmodule eines Strangs weiterhin die höchstmögliche Leistung erbringen, auch wenn einzelne Module verschattet sind. So soll erreicht werden, dass Photovoltaikanlagen auch an nicht idealen Standorten oder unter nicht idealen Bedingungen möglichst viel Solarstrom produzieren. 

Wie arbeiten Smart-Module?

Ein Leistungsoptimierer hat die Aufgabe, jedes einzelne Solarmodul einer PV-Anlage kontinuierlich zu überwachen und so zu regulieren, dass es so nahe wie möglich am Punkt seiner maximalen Leistung („Maximum Power Point“, kurz: MPP) betrieben wird. Das bedeutet, dass jedes Modul individuell geregelt wird, unabhängig vom Rest des Strangs, zu dem es gehört. 

Smart-Module sind Solarmodule mit integriertem Optimierer. Sie ersetzen Solarmodule mit Bypass-Dioden. Bypass-Dioden sind ebenfalls in der Lage, Strom umzuleiten und so die Effizienz der PV-Anlage zu steigern. Jedoch sind sie nicht dafür konzipiert, dauerhafte Verschattungen auszugleichen. So bilden sich mitunter dennoch Hot Spots. Diese können auftreten, wenn einzelne Solarzellen dauerhaft keinen Strom produzieren, sich aber übermäßig aufheizen, weil durch die anderen in Reihe geschalteten Module weiterhin Strom fließt. Dieser Effekt führt zu Ertragsminderungen, im schlimmsten Fall sogar zur Zerstörung des Moduls. Dieses Risiko soll durch smarte PV-Module vermindert oder ausgeschlossen werden.

Wichtig zu verstehen ist jedoch: Auch Solarmodule mit integriertem Optimierer können niemals dieselbe Leistung erbringen wie Module, die keinen Verschattungen unterliegen. Der Zweck der Smart-Module ist es lediglich, die Auswirkungen von Verschattungen auf nicht betroffene Module zu minimieren. Optimal arbeitet eine Photovoltaikanlage noch immer mit idealer Ausrichtung und ohne Verschattungen. 

Vorteile von Solarmodulen mit integriertem Optimierer

Smarte PV-Module sind kein Muss. Betreiber von PV-Anlagen können den Auswirkungen von Verschattungen auch entgegenwirken, indem sie einen Leistungsoptimierer nachrüsten oder Modulwechselrichter installieren. Der Vorteil der Smart-Module liegt darin, dass die Solarmodule mit integriertem Optimierer ebenso einfach zu installieren sind wie herkömmliche Solarmodule und dass somit kein zusätzlicher Aufwand für eine separate Installation anfällt. 

Smarte PV-Module können darüber hinaus die Spannung regulieren und genutzt werden, um die Spannung auf Modulebene abzuschalten. Somit werden Sicherheitsrisiken beispielsweise während der Wartung reduziert. 

Ob mit oder ohne den Einsatz von Smart-Modulen: Eine regelmäßige Wartung der PV-Anlage hilft, Probleme oder Ertragseinbußen frühzeitig zu erkennen. Sie ist außerdem häufig Voraussetzung für den Versicherungsschutz durch PV-Versicherungen.