Leistungsoptimierer sind eine clevere Möglichkeit, um den Ertrag von Photovoltaikanlagen spürbar zu steigern. Mithilfe dieser Technologie lässt sich der Energieertrag um bis zu 25% erhöhen.
Denn Leistungsoptimierer regulieren die Leistung jedes einzelnen Solarmodules. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass auch teilverschattete oder unterschiedlich ausgerichtete Module weiterhin den maximal möglichen Ertrag liefern.
Leistungsoptimierer kommen besonders zum Einsatz, wenn es Schattenprobleme gibt, sei es durch nahestehende Bäume, benachbarte Gebäude oder auch Schneebedeckung. Aber auch bei sehr großen oder unterschiedlich ausgerichteten Anlagen machen sich Leistungsoptimierer bezahlt.
Durch den höheren Ertrag lassen sich so die Investitionskosten schneller amortisieren. Leistungsoptimierer sind daher eine lohnende Investition für bestehende und neue PV-Anlagen.
Was ist ein Leistungsoptimierer?
Ein Leistungsoptimierer ist eine elektronische Komponente, die in einer Photovoltaikanlage die Leistung jedes einzelnen Solarmodules optimiert.
Die wesentliche Funktion des Leistungsoptimierers ist es, die Leistung der einzelnen Solarmodule so zu regulieren, dass die Gesamtanlage den maximal möglichen Ertrag erzeugt.
Im Gegensatz zu herkömmlichen PV-Anlagen, bei denen alle Module parallel geschaltet sind, überwacht der Leistungsoptimierer jedes Modul getrennt. Er gleicht so unterschiedliche Leistungen der Module aus.
Dadurch wird verhindert, dass ein unterperformendes Modul die Gesamtleistung der Anlage nach unten zieht. Stattdessen können alle Module so viel Leistung erbringen, wie es ihre momentane Sonneneinstrahlung erlaubt.
Ein Leistungsoptimierer ist somit eine clevere elektronische Komponente, um durch individuelle Optimierung jedes einzelnen Moduls die Gesamterträge der PV-Anlage zu maximieren.
Wie funktioniert ein Leistungsoptimierer?
Ein Leistungsoptimierer ist ein elektronisches Bauteil, das in PV-Anlagen eingesetzt wird, um die Energieausbeute zu steigern. Das zentrale Element ist dabei der DC/DC-Wandler, der die Leistung jedes einzelnen Moduls misst und optimal einstellt.
Ohne Leistungsoptimierer fließt der erzeugte Solarstrom aller Module über Stringkabel zum Wechselrichter. Moduleschwächeren Module begrenzen dabei die Leistung der gesamten Kette.
Der Leistungsoptimierer misst nun die Leistung jedes einzelnen Moduls und gleicht Unterschiede über den DC/DC-Wandler aus. Module mit geringerer Leistung werden hochgeregelt, stärkere Module heruntergeregelt. So wird die effektive Leistung angeglichen und die Gesamtanlage arbeitet optimal.
Durch die Regelung auf Modulebene wird auch bei Abschattungen, beispielsweise durch Verschmutzung oder Blätter, die Leistung optimiert. Der Leistungsoptimierer erkennt den Leistungsabfall des betroffenen Moduls und regelt die übrigen Module hoch.
Somit gleicht ein Leistungsoptimierer unterschiedliche Moduleigenschaften und Verschattungen aus und erhöht die Energieausbeute der gesamten PV-Anlage.
Vorteile von Leistungsoptimierern
Leistungsoptimierer bringen vor allem Vorteile, wenn die Module einer Photovoltaikanlage unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sind. Die häufigsten Gründe dafür sind Verschattungen oder die Verwendung unterschiedlicher Module.
Bei Verschattungen, beispielsweise durch einen Schornstein oder Bäume, werden einige Module deutlich weniger von der Sonne beschienen als andere. Ohne Leistungsoptimierer würde das am wenigsten beschienene Modul die Leistung aller Module drosseln. Mit einem Leistungsoptimierer kann hingegen jedes Modul seine maximale Leistung abgeben. So steigt der Gesamtertrag der Anlage trotz Verschattungen einzelner Module.
Auch wenn aus Kostengründen unterschiedliche Module mit verschiedenen Leistungsklassen installiert wurden, sorgt ein Leistungsoptimierer für eine bessere Ausnutzung des Potenzials jeder Zelle. Die stärkeren Module werden nicht durch die schwächeren ausgebremst. Insgesamt erhöht sich so der Energieertrag gegenüber einer Anlage ohne Leistungsoptimierer.
Die optimierte Ansteuerung jedes einzelnen Moduls durch den Leistungsoptimierer führt somit zu deutlich höheren Erträgen bei verschatteten oder inhomogenen Photovoltaikanlagen. Die Mehrerträge können hier mehr als 20% betragen. Leistungsoptimierer sind daher eine lohnende Investition für bereits bestehende Anlagen mit Verschattungen oder unterschiedlichen Modultypen.
Wann lohnt sich ein Leistungsoptimierer?
Ein Leistungsoptimierer lohnt sich besonders in zwei Fällen:
Bei starker Verschattung
Leistungsoptimierer können den Ertragsverlust durch Verschattung deutlich reduzieren. Ohne Optimierer würde bei einer teilweisen Beschattung eines Moduls die gesamte Modulleitung herunterreguliert. Mit Leistungsoptimierer wird hingegen nur der tatsächlich beschattete Teil des Moduls in der Leistung reduziert.
Dadurch kann der Ertrag der Anlage trotz Verschattung nahezu gleich bleiben. Leistungsoptimierer sind daher speziell für stark verschattete Anlagen auf Dächern mit Schornsteinen, Dachgauben oder Bäumen in der Nähe sinnvoll.
Bei unterschiedlichen Modulen oder Ausrichtungen
Auch wenn auf einem Dach unterschiedliche Modultypen installiert sind oder die Module unterschiedlich ausgerichtet sind, lohnt sich ein Leistungsoptimierer. Ohne Optimierung müsste die ganze Anlage auf das leistungsschwächste Modul eingestellt werden.
Der Leistungsoptimierer passt die Leistung individuell für jedes Modul an, sodass die gesamte Anlage das optimale Ertragspotenzial ausschöpft.
Leistungsoptimierer bei Verschattung
Leistungsoptimierer sind besonders wirksam, wenn Teile der Photovoltaikanlage verschattet werden. Durch Verschattung – etwa durch nahestehende Bäume, Gebäude oder Antennen – wird die Leistung bestimmter Solarmodule reduziert.
Ein konventioneller Wechselrichter kann darauf nicht reagieren und die Gesamtleistung sinkt. Leistungsoptimierer hingegen regulieren die Leistung jedes einzelnen Moduls. Die Leistung verschatteter Module wird dabei gedrosselt, während die Leistung der unverschatteten Module erhöht wird.
Auf diese Weise wird die Gesamtleistung der Anlage optimiert. Selbst bei starker teilweiser Verschattung können so deutlich höhere Erträge erzielt werden. Die Optimierer sorgen dafür, dass die verfügbare Leistung bestmöglich genutzt wird.
Insgesamt ermöglichen Leistungsoptimierer gerade bei Verschattungen eine Maximierung der Gesamterträge. Die bessere Ausnutzung verschatteter Anlagen macht sich direkt bei der Stromproduktion bemerkbar.
Leistungsoptimierer bei unterschiedlichen Modulen
Photovoltaik-Anlagen bestehen oft aus Modulen unterschiedlicher Leistung und Effizienz. Dies kann verschiedene Gründe haben:
- Die Anlage wurde über die Jahre erweitert und dabei neue Modul-Typen hinzugefügt
- Bei der Erstinstallation wurden aus Kostengründen unterschiedliche Module verbaut
- Teilausfall von Modulen und Ersatz durch andere Typen
In solchen Fällen arbeitet die Anlage oft unter ihren Möglichkeiten, da sich die Leistung an den schwächsten Modulen orientiert.
Leistungsoptimierer können die Leistung der einzelnen Module gezielt anpassen und so die Gesamtleistung erhöhen. Die stärkeren Module werden dann auf die Leistung der schwächeren Module gedrosselt.
Dadurch arbeitet die gesamte Anlage effizienter und die Module können ihre Leistung besser ausschöpfen. Der Ertrag der Anlage steigt, auch wenn weiterhin baugleiche Module verbaut sind.
Leistungsoptimierer eignen sich daher sehr gut für bestehende Anlagen, um die Erträge zu steigern. Der Leistungsunterschied der Module wird ausgeglichen. Es ist keine Neuinvestition in leistungsstärkere Module nötig.
Solaredge Leistungsoptimierer
Solaredge ist ein führender Hersteller von Wechselrichtern und Leistungsoptimierern für Photovoltaikanlagen. Das israelische Unternehmen ist mit einem Marktanteil von 90% klarer Marktführer für Leistungsoptimierer.
Die Optimierer von Solaredge funktionieren modular, d.h. jeder String in der PV-Anlage bekommt einen eigenen Leistungsoptimierer. Dieser überwacht und reguliert die Leistung jedes einzelnen Moduls separat. So kann bei Verschattungen oder unterschiedlichen Modulleistungen die Gesamtertrag deutlich gesteigert werden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Stringwechselrichtern bringen Solaredge Optimierer in der Praxis Mehrerträge von 10-25%. Zudem bieten sie einen deutlich besseren Schutz vor Hot-Spots und eine präzise Modulüberwachung.
Die Leistungsoptimierer kommunizieren drahtlos mit dem zentralen Wechselrichter. Dies ermöglicht eine einfache Installation. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom dann in Netzwechselstrom um.
Solaredge bietet Leistungsoptimierer für nahezu alle gängigen Modultypen. Mit 25 Jahren Garantie sind sie zudem für eine lange Lebensdauer ausgelegt. Solaredge ist damit die klare Empfehlung, wenn man den Ertrag der PV-Anlage durch Leistungsoptimierung steigern möchte.
Kosten für Leistungsoptimierer
Die Investitionskosten für Leistungsoptimierer hängen von verschiedenen Faktoren ab. Leistungsoptimierer sind in der Anschaffung teurer als herkömmliche Wechselrichter. Die Mehrkosten belaufen sich je nach Hersteller und Systemgröße auf 10-20% der Gesamtkosten einer PV-Anlage.
Die Installationskosten fallen bei der Nachrüstung höher aus, da die Wechselrichter ausgetauscht werden müssen. Beim Neubau einer Anlage mit Leistungsoptimierern fallen die gleichen Installationskosten an wie bei einer herkömmlichen PV-Anlage.
Die Wartungskosten sind bei Systemen mit Leistungsoptimierern höher. Es fallen zusätzliche Kosten für die Überwachung und parametrische Einstellung jedes einzelnen Moduls an. Auch ein Modulaustausch ist bei Leistungsoptimierern aufwendiger. Die höheren Wartungskosten müssen bei der Investitionsentscheidung berücksichtigt werden.
Insgesamt übersteigen die Mehrkosten für Leistungsoptimierer selten die Ertragssteigerung, sodass sich die Investition in den meisten Fällen nach wenigen Jahren amortisiert.
Amortisation von Leistungsoptimierern
Die Amortisation von Leistungsoptimierern hängt von verschiedenen Faktoren ab. Der wichtigste Faktor ist die prozentuale Steigerung des Ertrags durch den Optimierer. Je höher der Mehrertrag, desto schneller amortisiert sich die Investition.
Bei einem Mehrertrag von 10% beträgt die Amortisationszeit bei Solaredge Optimizern etwa 7-10 Jahre. Bei stark verschatteten Anlagen mit 25% Mehrertrag kann sich ein Optimierer bereits nach 4-6 Jahren amortisieren.
Beispiel: Bei einer 10 kWp Anlage mit einem durchschnittlichen Ertrag von 10.000 kWh pro Jahr und Stromkosten von 0,30 €/kWh ergibt das Einspeiseeinnahmen von 3.000 € im Jahr. Mit einem Leistungsoptimierer und 25% Mehrertrag steigt der Ertrag auf 12.500 kWh bzw. 3.750 € pro Jahr. Bei Anschaffungskosten von 2.500 € für den Optimierer errechnet sich eine Amortisationszeit von unter 7 Jahren.
Die Amortisation ist also stark abhängig vom Mehrertrag. Je höher die Verschattung oder die Unterschiede zwischen den Modulen, desto schneller rechnet sich ein Leistungsoptimierer. Eine individuelle Berechnung für jede Anlage ist ratsam.
Mehrertrag durch Leistungsoptimierer
Mit Leistungsoptimierern können PV-Anlagen deutlich höhere Erträge erzielen. Im Vergleich zu herkömmlichen Wechselrichtern ohne Optimierer sind Mehrerträge von bis zu 25% möglich.
Der Grund dafür ist, dass Leistungsoptimierer die Leistung jedes einzelnen Moduls überwachen und anpassen. Bei Verschattung oder anderen Ungleichheiten zwischen den Modulen gleichen sie Leistungsunterschiede aus und erhöhen so den Gesamtertrag der Anlage.
Die Optimierer sorgen dafür, dass kein Modul die gesamte Anlage “runterzieht”, sondern jedes Modul seine maximale Leistung erbringt. Insgesamt arbeitet somit die gesamte PV-Anlage effizienter und die Energieausbeute steigt.
Wie hoch der Mehrertrag im konkreten Fall ausfällt, hängt von den Gegebenheiten der Anlage ab. Bei stark unterschiedlichen Modulen oder Teilverschattungen sind in der Regel die größten Ertragssteigerungen möglich. Man kann aber generell von mindestens 5% Mehrertrag ausgehen, der durch den Einsatz von Leistungsoptimierern erzielbar ist.
Nachrüstung von Leistungsoptimierern
Die Nachrüstung von Leistungsoptimierern bei bestehenden Photovoltaikanlagen ist in den meisten Fällen problemlos möglich.
Die Leistungsoptimierer werden einfach zwischen Wechselrichter und Solarmodule geschaltet. Dafür müssen lediglich die Solarstrings vom Wechselrichter getrennt und an die Leistungsoptimierer angeschlossen werden. Anschließend verbindet man die Leistungsoptimierer mit dem Wechselrichter.
Da die Optimierer keinen Eingriff in die Solarmodule oder den Wechselrichter erfordern, kann die Umrüstung in kurzer Zeit erfolgen. Oftmals ist sie sogar ohne Abschaltung der Anlage möglich.
Voraussetzung ist allerdings, dass der Wechselrichter mit den Leistungsoptimierern kompatibel ist und die nötigen Schnittstellen bietet. Die Kompatibilitätsliste des Herstellers sollte vor dem Kauf konsultiert werden.
Auch in punkto Garantie bestehen normalerweise keine Probleme. Die Hersteller gewähren in der Regel die volle Garantie, wenn die Leistungsoptimierer fachgerecht nachgerüstet werden.
Somit lässt sich die Nachrüstung von Leistungsoptimierern bei den meisten Bestandsanlagen einfach und risikofrei realisieren, um die Erträge zu steigern.
Fazit
Leistungsoptimierer sind eine sinnvolle Investition für Photovoltaikanlagen, bei denen Module unterschiedlichen Alters, Ausrichtung oder Teillastverhalten vorliegen oder die stark verschattet sind.
Die Geräte regulieren die Leistung jedes einzelnen Moduls und sorgen so für eine verbesserte Energieausbeute der gesamten Anlage. Insbesondere bei Teilverschattungen können die Erträge durch Leistungsoptimierer um bis zu 25% gesteigert werden.
Die Technologie lohnt sich allerdings nur bei entsprechenden Ertragseinbußen. Die Kosten für Nachrüstung oder Neukauf sollten durch die Mehrerträge in angemessener Zeit amortisiert werden können.
Insgesamt ermöglichen Leistungsoptimierer eine optimale Energieausnutzung und höhere Erträge bei verschatteten oder inhomogenen Photovoltaikanlagen.
FAQ Leistungsoptimierer
Wie hoch ist der Mehrertrag durch Leistungsoptimierer?
Der Mehrertrag durch den Einbau von Leistungsoptimierern ist abhängig von verschiedenen Faktoren. Bei optimalen Bedingungen ohne Verschattung liegt der Mehrertrag in der Regel zwischen 5-15%. Bei starker Verschattung einzelner Module kann der Mehrertrag durch Leistungsoptimierer jedoch bis zu 25% betragen. Durch die Optimierung der Leistung jedes einzelnen Moduls kann die Gesamtleistung der Anlage gesteigert werden.
Welche Kosten fallen für Leistungsoptimierer an?
Die Kosten für Leistungsoptimierer hängen von der Anlagengröße und dem gewählten Hersteller ab. Als grobe Faustregel kann man von etwa 100-200 Euro pro kW Peak Leistung ausgehen. Dazu kommen noch die Installationskosten. Die Gesamtkosten für die Optimierer machen etwa 10-15% der ursprünglichen Investition für die PV-Anlage aus.
Kann man Leistungsoptimierer nachrüsten?
Ja, bei vielen PV-Anlagen ist eine nachträgliche Installation von Leistungsoptimierern möglich. Wichtig ist, dass das Wechselrichter-Modell kompatibel zum Leistungsoptimierer ist und die nachträgliche Installation vom Hersteller freigegeben wurde. Am besten lässt man sich von einem Fachbetrieb beraten, welche Optionen für die Nachrüstung bestehen.
James
Gründer von Balkonkraftwerk800W. Seit 2019 spezialisiere ich mich auf das Verfassen zahlreicher Solar-PV-Testberichte, PV-Produktvergleiche und Balkonkraftwerk-Ratgeber. Ich behalte stets eine objektive und unabhängige Perspektive bei.