Solarenergie: ertragreich, kosteneffizient und sicher - Neue Module optimieren Leistung und erhöhen die Sicherheit von PV-Anlagen
Wirtschaftliche und technische Anforderungen an PV-Anlagen sind in den vergangenen Jahren deutlich gestiegen. Vor allem aber haben die sinkenden Einspeisevergütungen für Solarstrom die Rendite von PV-Anlagen reduziert und den Effizienzdruck auf die entsprechenden Systeme deutlich verstärkt. Inzwischen sind jedoch Technologien auf dem Markt, die den aktuellen Marktanforderungen Rechnung tragen und zudem die Installation ebenso wie das Management von PV-Anlagen vereinfachen: In Kooperation mit Tigo Energy hat Trina Solar beispielsweise mit „Trinasmart“ eine Lösung entwickelt, die nicht nur die Leistung von PV-Anlagen optimiert, sondern auch hohe Sicherheitsstandards bietet und neuen rechtlichen Anforderungen voll entspricht.
Der PV-Hersteller Trina Solar hat in Zusammenarbeit mit Tigo Energy die „Trinasmart“-Module entwickelt, die über eine modulintegrierte Elektronik verfügen. Diese bietet Moduldiagnostik und sorgt für maximale Erträge durch Leistungsoptimierung auf Modulebene. Zudem reduziert sie die Gefahr von Lichtbögen und Bränden und erhöht die Sicherheit. Leistung und Funktionsfähigkeit der Anlage lassen sich fernüberwachen und die Anlage im Bedarfsfall abstellen bis auf Modulebene.
Die sukzessiven Absenkungen der Einspeisevergütungen und der wachsende Trend zur Eigenversorgung mit Solarstrom haben die Prioritäten von Investoren für PV-Anlagen verschoben: Im Zentrum steht neben dem Renditegedanken auch ein möglichst optimaler Ertrag über die gesamte Lebensdauer der Anlage, ob nun für die Einspeisung oder den Eigenverbrauch. Nun sind Solarmodule zwar aufgrund von Innovationen der Hersteller über die Jahre immer leistungsfähiger geworden. Einbußen können aber auch durch Einflussfaktoren im Umfeld der Anlage wie beispielsweise Verschattungen oder durch Verschmutzungen von Modulen entstehen. Diese sind nicht immer auf den ersten Blick erkennbar, können aber zu empfindlichen Leistungsverlusten führen.
Und hier kommt es auf jedes einzelne Modul an: Da alle Module im selben String genauso viel Strom liefern wie das schwächste Modul, kann bereits die Verschattung auch nur eines einzigen Moduls die Ausgangsleistung des kompletten Strings und damit der gesamten Anlage beeinträchtigen. Aber auch die Beschaffenheit des Dachs und die Anordnung der Module kann den Installateuren Grenzen setzen – und in der Folge dann auch der Anlagenleistung. Intelligente Lösungen zur Optimierung von PV-Systemen wie z.B. „Trinasmart“ minimieren die Auswirkungen leistungsmindernder Faktoren. Außerdem ermöglichen sie eine flexiblere Anordnung der Module und damit eine bessere Ausnutzung der verfügbaren Dachfläche. Im Ergebnis lässt sich so der Ertrag von PV-Anlagen um bis zu 20% steigern.
Leistung wird permanent angepasst
Entscheidend ist dabei, dass „Trina-smart“ die Leistung bis auf Modulebene exakt und in Echtzeit erfasst und auf dieser Basis das Gesamtsystem optimiert. Die Methode, die dabei zum Einsatz kommt, nennt sich Impedanzanpassung: Dabei misst der Leistungsoptimierer Stromstärke, Spannung und Temperatur der einzelnen Module und sendet diese Daten an die zentrale Steuerungseinheit, die sogenannte Maximizer Management Unit (MMU). Diese wiederum berechnet aus den zugrundeliegenden Informationen den optimalen Betriebspunkt eines jeden Moduls und sendet die Ergebnisse an den Optimierer zurück, der daraufhin seine Ausgangswerte neu einstellt.
Wenn nun die Leistung eines oder mehrerer Module Steigerungspotenzial hat, wird der Ausgangsstrom durch die Spannungswandlung angehoben. So werden alle PV-Module im Punkt maximaler Leistung (MPP) betrieben; Diskrepanzen gleicht der Leistungsoptimierer automatisch aus. Somit liefern alle Module im selben String am Ausgang denselben Strom, und die Gesamtspannung des Strings passt sich an die parallel liegenden Strings an. Auf diese Weise verringert „Trinasmart“ die Verluste beim einzelnen Modul (primäre Verluste) ebenso wie im gesamten String (sekundäre Verluste). Jedes Modul – und damit in der Konsequenz auch die gesamte Anlage – liefert so den höchstmöglichen Ertrag.
Maximale Nutzung der Dachfläche
Bei der Leistungsoptimierung der PV-Anlage spielt aber auch die Anordnung der Module auf dem Dach eine Rolle. Denn nicht auf jedem Dach lassen sich die Strings in gleichmäßig parallelen Reihen installieren; Giebel und andere Unebenheiten erfordern unter Umständen Lücken, die ausgespart werden müssen. Hier kommt nun die patentierte „Smart-Curve“-Technologie von Trina Solar zum Tragen: Diese reduziert die maximale Ausgangsspannung der Module und erlaubt so eine flexiblere Anordnung in bis zu 30% längeren oder auch asymmetrischen Strings. So können die Installateure die Anlage auch mit einer geringeren Zahl von Strings einrichten, was wiederum die Leitungsverluste reduziert. Zudem lässt sich die Anlage so besser an die Gegebenheiten des Daches anpassen und die zur Verfügung stehende Fläche optimal ausnutzen. U.a. sind dadurch auch Teile des Daches mit Modulen belegbar, die beispielsweise morgens und abends verschattet sind. Das erhöht das Potenzial der Anlage und bringt Einsparungen – ein wesentlicher Beitrag zur Kostensenkung der gesamten Anlage.
Auf der Kostenseite verbuchen Investoren noch weitere Vorteile: Wenn die PV-Anlage auf Basis der „Smart-Curve“-Technologie mit weniger Strings auskommt, sind natürlich auch weniger Stringkabel, Generatoranschlusskästen und Sicherungen erforderlich, und der Aufwand für die Montage reduziert sich. Zudem kosten „intelligente“ Module von Trina Solar deutlich weniger als Add-On-Boxen mit Leistungsoptimierern, die zusätzliche Verkabelung/Installationsaufwand erfordern. Und last but not least lässt sich das Kosten-Leistungs-Verhältnis durch die bessere Auslastung und Steuerung der einzelnen PV-Module optimieren. In Kombination tragen all diese Faktoren dazu bei, dass die BOS-Kosten sinken.
Neben der Leistungs- und Kostenoptimierung bietet „Trinasmart“ technische Features, die Einrichtung und Betrieb der Anlage flexibler machen und den Aufwand bei der Installation reduzieren. So wird das Maximum Power Point Tracking (MPPT) bei „Trinasmart“ weiterhin vom Wechselrichter durchgeführt, was flexibler und sicherer im Betrieb ist. Wenn keine Mismatches auftreten, braucht der Leistungsoptimierer auch nicht zu arbeiten und schaltet den Strom nur durch. Vor allem aber funktioniert „Trinasmart“ mit jedem Wechselrichter. Auf der Habenseite für Installateure steht die direkte Integration von „Trinasmart“ ins Modul, wodurch der Aufwand für eine zusätzliche Modulverkabelung entfällt.
Plus an Sicherheit
Aber nicht nur die Leistung ist ein relevanter Faktor bei Solaranlagen, sondern auch die Sicherheit. Dazu gibt es neue Vorschriften: Seit 2014 ist eine Abschaltmöglichkeit für PV-Anlagen als Maßnahme zum Brandschutz in der VDE-Richtlinie AR-E-2100-712 vorgesehen.
„Trinasmart“ hat die Sicherheit von PV-Anlagen signifikant erhöht, denn die Technologie erlaubt eine Anlagenüberwachung auf Modulebene. Im Fall eines Defekts schaltet das System die betroffenen Module automatisch ab und sie können bei der nächsten Wartung ersetzt werden. Auch die gesamte Anlage lässt sich bei Bedarf ferngesteuert abstellen. „Trinasmart“ schützt PV-Systeme außerdem vor Schäden durch Lichtbögen in der Anschlussdose; Fehlalarme, die durch Störsignale von Wechselrichtern ausgelöst werden können, werden eindeutig identifiziert und ein Ausfall des Systems so vermieden.
Die Überwachung der Anlage und Identifizierung von Störungen und leistungsmindernden Effekten ist aber nicht nur im „Krisenfall“ wichtig. Denn dadurch, dass die Technologie automatisch sämtliche Informationen über die Leistung der Solaranlage erfasst, kann der Betreiber Probleme umgehend erkennen und Gegenmaßnahmen ergreifen. „Trinasmart“ liefert ihm die Daten zur schnellen und einfachen Erstellung von Reports, etwa zur Ertragsstatistik, ob nun bezogen auf die Leistung einzelner Module oder des Gesamtsystems. Vor allem aber erhält der Betreiber im Störungsfall umgehend eine Alarmmeldung, auf die er dann schnell reagieren kann. Die Informationen stehen via Computer, Handy oder Tablet-PC zur Verfügung, immer und von jedem Ort.
Besonders effizient ist dies, wenn beispielsweise mehrere Anlagen gleichzeitig überwacht werden müssen, oder Büro und Anlage räumlich weiter voneinander entfernt liegen.
Photovoltaik profitiert von Effizienzgewinnen
Lösungen wie „Trinasmart“ bieten Installateuren ebenso wie Betreibern handfeste Vorteile, die angesichts des Kosten- und Effizienzdrucks auf die PV zunehmend ins Gewicht fallen: Sie senken die Systemkosten und nutzen das Leistungspotenzial von Anlagen und Dachflächen bestmöglich aus. Im Ergebnis erzielen sie ein nicht unbeträchtliches Ertragsplus, betrachtet auf den Lebenszyklus der Anlage. Auf diese Weise trägt „Trinasmart“ dazu bei, die PV auch für die Zukunft zu einer ebenso ökologisch wie wirtschaftlich attraktiven Alternative zur Stromversorgung zu machen. Solarenergie wird in immer mehr Ländern wettbewerbsfähig und hat sich damit den Anforderungen an Wirtschaftlichkeit, Ertrag und auch Sicherheit zu stellen.
Trina Solar stellt auf der diesjährigen Intersolar Europe in Halle A1, Stand 290 aus.
KONTAKT: Trina Solar GmbH. 85609 Aschheim-Dornach, Tel. 089 122849250, Fax 089 122849251, info@trinasolar.com, www.trinasolar.com
