Der Maximum Power Point (MPP) bei Solarmodulen

Die maximale Leistung, die ein Solarmodul erzeugen kann, hängt von den Betriebsbedingungen ab, wie zum Beispiel der Strahlungsintensität, der Temperatur und der Verschattung. Der MPP bezeichnet den Punkt auf der Strom-Spannungs-Kennlinie, an dem das Modul die maximale Leistung erzeugt. 

Maximum Power Point (MPP)

Der MPP ist dabei das Produkt der Stromstärke I und der Spannung U innerhalb des Solarmoduls.

Um die maximale Leistung aus einem Solarmodul zu erzielen, muss das System auf den MPP abgestimmt sein. Das bedeutet, dass der Strom- und Spannungswert des Solarmoduls so eingestellt werden müssen, dass sie dem MPP entsprechen. Die meisten Wechselrichter haben eine MPP-Verfolgungsfunktion, die den Punkt auf der Kennlinie automatisch erkennt und das Solarsystem entsprechend einstellt.

Die Betriebsbedingungen können den MPP jedoch verändern, was zu einer Reduzierung der Leistung des Solarmoduls führen kann. Beispielsweise kann eine hohe Temperatur oder Verschattung dazu führen, dass der MPP verschoben wird. Eine Verschattung kann auch dazu führen, dass nur ein Teil des Moduls vom Sonnenlicht getroffen wird, was zu einer Verzerrung der Kennlinie führt.

Tracking

Bei netzgekoppelten Solaranlagen wird der MPP in der Regel vom Wechselrichter nachgeführt. Dabei kommen Mikrocontroller zum Einsatz, die den Zustand der Solarzellen kontinuierlich überwachen und entsprechend anpassen. Dieser kann den Wechselrichter je nach Bedarf an- und ausschalten und darüber die Ausgangs- beziehungsweise die Netzspannung am Wechselrichter regulieren. Dazu erhöht der MPP-Tracker die Spannung innerhalb der Module so lange bis die Leistung wieder abfällt. Dadurch erkennt der Tracker, dass der MPP überschritten wurde und senkt die Spannung wieder ab. Diese Spannungsregelung soll sicherstellen, dass das Solarsystem mit oder zumindest nahe der maximal möglichen Leistung arbeitet. 

Schattenmanagement

Das in Wechselrichtern integrierte Schattenmanagement kommt zum Einsatz, wenn in einem String ein Teil der Module verschattet ist. Jetzt würde das MPP-Tracking nur noch das lokale Maximum der verschatteten Module finden und nicht das Maximum des Strings. Um dieses Problem zu umgehen überprüft der Wechselrichter alle paar Minuten die gesamte MPP-Kennlinie des Solargenerators nach dem globalen Maximum.

Eine sorgfältige Planung und Auslegung von Solarsystemen unter Berücksichtigung des MPP ist entscheidend, um die Energieeffizienz zu maximieren und den Ertrag von Solarsystemen zu erhöhen. Die Ausrichtung und Platzierung der Solarmodule muss so gestaltet sein, dass die Strahlungsintensität maximiert und Verschattungen minimiert werden. Auch die Verwendung von Modulen mit hoher Effizienz und geringem Temperaturkoeffizienten kann dazu beitragen, den MPP zu stabilisieren.

Leistungsoptimierer

In der Praxis gibt es auch Möglichkeiten, den MPP von Solarmodulen zu optimieren, wie zum Beispiel durch die Verwendung von sogenannten Leistungsoptimierern. Diese Geräte werden zwischen den einzelnen Solarmodulen und dem Wechselrichter installiert und sorgen dafür, dass jeder Modulstrang unabhängig von den anderen arbeiten kann und somit der MPP jedes einzelnen Moduls gefunden und gehalten wird.

Dauerhaft verschattete Module

Bei dauerhaft verschatteten Modulen helfen auch MPP-Tracking und Schattenmanagement nicht ausreichend gut. Diese Module sollten mit einem eigenen String am Wechselrichter angeschlossen werden.