Warum die Überdimensionierung von PV-Anlagen sinnvoll sein kann
Je weiter nördlich man sich vom Äquator entfernt, desto deutlicher wird der Unterschied in den Tageslichtstunden, je nach Jahreszeit. Am äußersten Rand der menschlichen Besiedlung gibt es monatelang kein Tageslicht – aus Photovoltaik-Sicht ist das ungünstig. Zum Glück leben die meisten Menschen an angenehmeren Orten. Die halbjährliche Zeitumstellung auf Sommer- oder Winterzeit bringt weitere Herausforderungen wie wechselnde Mengen an Sonnenenergie mit sich. Aus Sicht eines Photovoltaik-Experten wirft das die wichtige Frage zur Dimensionierung einer Photovoltaik-Anlage auf.
Was versteht man unter Überdimensionierung?
Einfach ausgedrückt liegt eine Überdimensionierung vor, wenn die Gleichstromseite einer Photovoltaik-Anlage mehr Gleichstrom erzeugt, als der Wechselrichter effektiv in Wechselstrom umwandeln kann. Auf den ersten Blick erscheint dies kontraintuitiv und weniger effizient als ein ausgeglichenes System.
Die Größe der DC-Seite wird jedoch auf der Grundlage der erwarteten Spitzenleistung der Anlage berechnet. Mit der Spitzenleistung kann man rechnen, wenn der Himmel klar ist, die Sonne hochsteht, die Temperaturen kühl sind und es viele Stunden Tageslicht gibt ... Die Anlage kann zwar mehr Gleichstrom erzeugen, als der Wechselrichter nutzen kann – aber die meiste Zeit tut sie das nicht. Dies kann an einem niedrigen Sonnenwinkel, Wolken, Verschattung oder Verschmutzung liegen. Die Installation von mehr Modulen auf einem Dach, die potenziell mehr Gleichstrom erzeugen können, als der Wechselrichter nutzen kann, ist daher für die, die in der nördlichen Hemisphäre leben, sinnvoll.
Nicht für die Spitzenlast planen
Nicht alle Tageszeiten sind für die Erzeugung von Sonnenergie gleich gut geeignet. Es gibt nur wenige Stunden am Tag und gleichzeitig nur wenige Tage im Jahr, an denen Solarmodule unter Idealbedingungen Strom erzeugen.
Wäre die Spitzenproduktion der Solarmodule genau auf die Kapazität des Wechselrichters abgestimmt, würde dieser nur bei Idealbedingungen sein volles Potenzial entfalten – wertvoller Photovoltaik-Strom würde verloren gehen. Eine Überdimensionierung setzt die Spitzenlast eines Systems höher an, so kann das System mehr Gleichstrom erzeugen (Abb. 1).
In den seltenen Fällen, in denen das Modulfeld mehr Energie erzeugt, als der Wechselrichter umwandeln kann, fällt der Überschuss weg und geht als Wärme verloren. Es sei denn: Es gibt einen Ort, um diese zu speichern.
DC-gekoppelte Batterien machen Überdimensionierung zur besseren Wahl
Bei der Verwendung von DC-gekoppelten Batterien wie der Home Batterie von SolarEdge wird die überschüssige Energie zum Aufladen der Batterie genutzt. Die Batterie von SolarEdge Home führt außerdem weniger Energieumwandlungen durch als AC-gekoppelte Batterien. Somit wird noch mehr Energie eingespart.
Wie rechnet sich das? Ein konkretes Beispiel:
Jedes System ist anders, weil verschiedene Umstände sowohl an einem einzelnen Tag als auch über das ganze Jahr hinweg wechseln: Wie stark ist die Sonneneinstrahlung? Wie viele Module sind installiert? Was ist der geografische Standort? Was ist die Ausrichtung auf dem Dach? Wie fällt der Schatten? Was sind die Witterungsumstände? Ist Modulverschmutzung ein Problem? Um die Vorteile in den Vordergrund zu stellen, gehen wir von einer typischen Hausinstallation aus, deren Module alle in dieselbe Richtung ausgerichtet sind.
Abbildung 2: Installation von zwölf Modulen: 12 x 350 W = ein 4,2 kWp-System. Bei Verwendung eines G98-konformen 3,68-kW-Wechselrichters ist das System um 14 Prozent überdimensioniert. Die geschätzte Jahresproduktion beträgt 4250 kWh.
Abbildung 3: 16 installierte Module: 16 x 350 W = ein 5,6-kWp-System. Mit demselben G98-konformen 3,68-kW-Wechselrichter wird das System um 52 Prozent überdimensioniert. Die geschätzte Jahresproduktion beträgt 5590 kWh.
Der gleiche Wechselrichter in Verbindung mit vier zusätzlichen Solarmodulen führt in diesem Beispiel zu einer Steigerung der jährlichen Energieproduktion um 31 Prozent und zu einer entsprechenden Verringerung des Stromverbrauchs aus dem Netz.
Für Bewohner der nördlichen Hemisphäre, ist die Zahl der Tageslichtstunden im Winter reduziert - in der Mitte Deutschlands beträgt der Unterschied der Tageslänge zwischen dem längsten und dem kürzesten Tag zehn Stunden. Da die Sonne tiefer steht, wenn sie scheint, ist die gewonnene Energie durch die Überdimensionierung vorteilhafter, indem das Systems entsprechend reguliert wird.
Für eine erfolgreiche Überdimensionierung einer Photovoltaik-Anlage ist ein Wechselrichter mit einer hohen Kapazität erforderlich. Dies ist nicht bei allen Wechselrichtern der Fall. Sämtliche Wechselrichter von SolarEdge können für derartige Projekte genutzt werden, wobei die neueste Generation von Wechselrichtern für Privathaushalte eine Überdimensionierung von 200 Prozent ermöglicht. So kann selbst an den kältesten, bewölktesten und kürzesten Wintertagen Energie für das Eigenheim erzeugt werden und steigende Energiekosten gesenkt.
