auslegung von pv-anlagen im polystring-betrieb
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AUSLEGUNG VON PV-ANLAGEN IM POLYSTRING-BETRIEBEigenverbrauchsoptimierung vs. Mismatch-VerlustDr. Thomas Straub, Joachim Laschinski, Matthias Hartmann, Christopher Merz, Andreas Umland, Matthias Walter
SMA Solar Technology AG · Sonnenallee 1 · 34266 Niestetal · Tel.: +49 561 95220 · E-Mail: [email protected] · www.SMA.de
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1. WECHSELRICHTER-DIMENSIONIERUNGOptimum für Südausrichtung in Mitteleuropa bei Nennleistungsverhältnis NLV = 90 %. Entspricht Ertragsverlust von ca. 0,2 %.
Optimale Wechselrichtergröße hängt auch ab von• Ausrichtung der PV-Module• Leistungsaufteilung der Modulstrings• Klimatischen Bedingungen des Standorts
Abb. 1: Simulation des optimalen Nennleistungsverhältnisses für verschiedene Mischungsverhältnisse von Teilgeneratoren mit Ost- bzw. Westausrichtung am Wechselrichter. Die Kurven entsprechen un-terschiedlichen Dachneigungen. Anlagenstandort ist Kassel.
3. EIGENVERBRAUCH Simulation des Eigenverbrauchsanteils an erzeugter PV-Energie mit typischem Lastprofil (Privathaushalt, jährlicher Energiebedarf 4.200 kWh).
Bei Ost/West-Ausrichtung liegt die Eigenverbrauchsquote mit 40,8 % rund 6 % über der bei optimaler Südausrichtung.
Abb. 3: Simulation der Eigenverbrauchsquote für optimale Südausrichtung sowie für die Sattel-dach-Anlagen unterschiedlicher azimutaler Orientierung und Wechselrichter- Dimensionierung.
MOTIVATION• Welches wirtschaftliche Potential haben Ost/West-Anlagen?• Wie kann die optimale Wechselrichtergröße ermittelt werden?• Wie wirkt sich der Betrieb an nur einem MPP-Tracker aus
(„Polystring“-Betrieb)?• Wie beeinflussen diese Aspekte den Energieertrag, den
Eigenverbrauchsanteil und die Rendite?
2. ERTRAGSSIMULATIONEnergieertrag bei Ost/West-Orientierung beträgt rund 80 % des Ertrags bei optimaler Südausrichtung.Bei kleiner dimensioniertem Wechselrichter liegt Energieertrag durch günstigere Nutzung der Teillastwirkungsgrade etwas höher.Polystring: Betrieb beider Generatoren an nur einem MPP-Tracker. Simulation ergibt ca. 0,25 % Ertragsverlust gegenüber Multi-String-Betrieb.
Abb. 2: Jährlicher Energieertrag symmetrischer Satteldach-Anlagen (Kassel, Dachneigung 40°) für verschiedene azimutale Ausrichtungen und Auslegungen relativ zur Referenzanlage mit optimaler Südausrichtung (Dachneigung 30°) und identischer Peakleistung. Simulation mit Auslegungssoft-ware SMA Sunny Design.
4. BETRACHTUNGEN ZUR WIRTSCHAFTLICHKEITRenditeberechnung der untersuchten Szenarien über 20 Jahre (Abbildung 4).Mit Eigenverbrauch: Satteldach-Anlagen 2 % bis 3 % geringere Rendite gegen-über optimal ausgerichteter Süd-Anlage.Anlagenspezifische Wechselrichter-Dimensionierung erhöht die Rendite der Ost/West-Anlage bei Eigenverbrauchsnutzung über das Niveau einer Süd- Anlage ohne Eigenverbrauch.
Abb. 4: Vergleich der berechneten Renditen für Ost/West-Anlagen mit Eigenverbrauch sowie für die optimal ausgerichtete Süd-Anlage gleicher Peak-Leistung (mit und ohne Eigenverbrauch).
ZUSAMMENFASSUNG• Nur die anlagenspezifische Simulation ermöglicht eine optimale
Wechselrichter-Dimensionierung• Der Polystring kann eine attraktive Alternative zum Multi-String darstellen• Anlagen mit Ost/West-Orientierung und Nutzung von Eigenverbrauch
können so rentabel sein wie optimal ausgerichtete Anlagen ohne Eigenverbrauch
• Das Ost/West-Dach ist für den Anlagenplaner auch in Zukunft interessant
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Nennleistungsverhältnis = max. DC-Leistung des WechselrichtersPeakleistung des PV-Generators