Photovoltaik-Stecksysteme

Neue Anschlusstechnik für Modulwechselrichter

| Autor / Redakteur: Andreas Beck * / Kristin Rinortner

Sunclix micon: Das extrem flache Stecksystem für die Wechselspannungsseite von Modulwechselrichtern hilft Transportkosten sparen.
Sunclix micon: Das extrem flache Stecksystem für die Wechselspannungsseite von Modulwechselrichtern hilft Transportkosten sparen. (Bild: Phoenix Contact)

Bei Photovoltaik-Modulen spielt die Packungsdichte eine wichtige Rolle. Für Photovoltaik-Module mit integriertem Wechselrichter gibt es jetzt ein neues flaches AC-Anschlusssystem.

Kostenersparnis ist das Gebot der photovoltaischen Neuzeit. Die Logistik – und insbesondere die Packungsdichte der PV-Module – wird dabei immer wichtiger. PV-Module mit integriertem Wechselrichter profitieren hier besonders von Sunclix micon – dem aktuellen, flach bauenden AC-Anschlusssystem von Phoenix Contact (Aufmacherbild).

Je höher die Packungsdichte der Module beim Transport ist, desto geringer sind die Transportzuschläge. Nicht nur aus diesem Grund werden die Module kontinuierlich schlanker.

Als vor etwa fünf Jahren die ersten Module für Belastungen von 5400 Pa durch erhöhte Wind- und Schneelasten beworben wurden, lagen die durchschnittlichen Rahmenhöhen noch bei etwa 45 mm – bezogen auf ein Standardmodul mit 60 Zellen sowie circa 1000 mm Breite und 1650 mm Länge.

Heute betragen die Rahmenhöhen für die gleiche Modulklasse im Durchschnitt etwa 35 bis 40 mm bei einer Auslegung für die gleiche Belastung.

Auch darin wird deutlich, dass sich die Photovoltaik durchaus weiterentwickelt hat. War ein Rahmen früher nur ein Aluminiumprofil, ist er heute ein ausgeklügeltes und statisch gut konstruiertes Bauelement.

Die herkömmliche PV-Anlage basiert auf dem String-Prinzip: die PV-Module werden in Reihe geschaltet und ein sogenannter String entsteht. Je nach Größe des PV-Systems werden anschließend der oder die Strings der Anlage zum String-Wechselrichter geführt. Dieser wandelt den Gleichstrom der PV-Module in netzkonformen Wechselstrom um.

String-Prinzip versus Modul-Wechselrichter

Durch die Reihenschaltung der Module addieren sich deren Einzelspannungen, und so kann je nach Anlagengröße bis zu 1000 V und neuerdings auch 1500 V Gleichspannung erzeugt werden. Höhere Systemspannungen erfordern zugleich auch extreme Vorsicht bei der Installation der Anlage, denn mit steigender Gleichspannung steigt auch die Gefahr von Lichtbögen. Anders als bei Wechselspannungs-Lichtbögen sind Gleichspannungs-Lichtbögen nicht selbstlöschend.

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Ein individueller Power-Anschluss für den Modulwechselrichter

Besonders häufig tritt dieses Phänomen auf, wenn vermeintlich kompatible Steckverbinder unterschiedlicher Hersteller miteinander verbunden werden. Und es tritt auch dann vielfach auf, wenn Steckverbinder mit dem falschen Werkzeug wie etwa einer Kombizange anstatt mit dem vom Hersteller freigegebenen Crimp-Werkzeug an die Leitungen gecrimpt werden.

Steckverbindungen, die nicht fest sitzen, die nicht gasdicht vercrimpt sind und die generell nicht aufeinander abgestimmt sind, können sich früher oder später lösen und somit einen nicht selbstlöschenden Lichtbogen ziehen, der im schlimmsten Fall zu einem Brand führt.

Anders als ihre größeren Brüder arbeiten Modulwechselrichter nicht nach dem String-Prinzip. Sie sind von ihrer Leistungsfähigkeit her für ein oder maximal zwei PV-Module mit einer Leistung von derzeit bis zu 500 W ausgelegt. Die maximale Gleichspannung ist daher lediglich so hoch wie die Spannung der einzelnen Module. Am Beispiel des oben beschriebenen Standardmoduls mit 60 Zellen wären das in etwa 40 V.

Im PV-Modul integrierter Modulwechselrichter

Ein weiterer Vorteil der Modulwechselrichter liegt in der Anlagenüberwachung. Da jedes PV-Modul über einen eigenen Wechselrichter verfügt, kann auch die Leistungsüberwachung für jedes einzelne Modul einfach umgesetzt werden. Module mit Minderleistung oder Defekten können daher leichter identifiziert werden. Der dritte – und nicht minder wichtige – Vorteil der Modulwechselrichter im Vergleich zu String-Wechselrichtern liegt im MPP-Tracking (MPP, Maximum-Power-Point), der permanenten Nachregelung.

Bei String-Wechselrichtern erfolgt das MPP-Tracking auf Basis der Leistungsdaten des gesamten Strings – also aller in Reihe verschalteten Module. Dieser String ist vergleichbar mit einer Kette, die nur so stark ist wie ihr schwächstes Glied. Ist nun eines der Module im String deutlich schwächer als die anderen, reduziert sich der Gesamtertrag der Anlage erheblich. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die Anlage permanent oder wiederkehrend etwa durch Bäume oder Gauben teilverschattet ist.

Beim Modulwechselrichter wird jedes einzelne Modul, egal ob zeitweise teilverschattet oder nicht, immer im optimalen Arbeitspunkt betrieben. Mehrerträge des Gesamtsystems von bis zu 20% können durch den gezielten Einsatz von Modulwechselrichter- im Vergleich zu String-Wechselrichter-Architekturen erzielt werden (Bild 1).

Bei Modulwechselrichtern unterscheidet man zwei Hauptgruppen: die vollintegrierten Modulwechselrichter sowie die nachrüstbaren oder Add-On-Geräte. Ein vollintegrierter Modulwechselrichter ist bereits bei der Anlieferung am PV-Modul installiert. Teilweise ersetzen diese Geräte sogar heute schon die Modulanschlussdose – Gleichspannungsleitungen und -steckverbinder werden dann nicht mehr benötigt.

In der Regel erfolgt die Befestigung der vollintegrierten Modulwechselrichter heute allerdings noch auf der Rückseite des Modulrahmens. Add-On-Geräte werden hingegen getrennt vom Modul und meistens vor dessen Installation auf dem Dach am Montagesystem befestigt. Hier wird das PV-Modul erst bei der Montage auf dem Dach mit dem Modulwechselrichter verbunden.

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