Die richtige Dimensionierung des Solargenerators ist entscheidend, um sicherzustellen, dass genügend Strom zum Laden der Batterie und zur Versorgung der Verbraucher zur Verfügung steht. Der Solargenerator muss entsprechend den Spannungs- und Strombegrenzungen des Solarreglers ausgelegt werden. In diesen FAQ verwenden wir als Beispiel das Modell variotrack (vt) mit einer maximalen Leerlaufspannung von 145 VDC (beachten Sie, dass diese Spannung bei den Modellen vt65-175 und vt80-175 abweicht). Bitte überprüfen Sie stets die für Ihr Gerät geltende maximale Leerlaufspannung; diese Spannung kann von der in dieser FAQ angegebenen abweichen.
Um die optimale Solarspannung zu erreichen, müssen die Photovoltaikmodule in Reihe geschaltet werden, um einen Strang mit der gewünschten Spannung zu bilden. Die optimale Betriebsspannung des Strangs (Vmpp) muss stets höher sein als die Batteriespannung. Die maximale Betriebsspannung muss unabhängig von Temperatur- und Sonnenlichtbedingungen stets unter 145 Vdc liegen (da wir in dieser FAQ einen variotrack mit einer maximalen Leerlaufspannung von 145 Vdc verwenden). Dieser Wert muss auf Basis der Leerlaufspannung der Module berechnet werden, wobei die Temperaturkorrektur entsprechend der für die Anlage zu erwartenden niedrigsten Temperatur zu berücksichtigen ist.
Wenn wir beispielsweise mit einem PV-Modul mit 60 Zellen und den folgenden Eigenschaften arbeiten:
- Leerlaufspannung, Voc = 39,1 V DC (bei STC, 25 °C)
- Temperaturkoeffizient für Voc, βVoc = -0,33 %/°C
Bei diesem Modul steigt die Leerlaufspannung bei -10 °C (niedrigste Temperatur Ihrer Anlage) um 11,55 % auf bis zu 43,61 VDC. Daher können bei dieser Anlage bis zu 3 dieser Module in Reihe geschaltet werden, um die maximale Spannung von 145 VDC des vt80-145 einzuhalten.
Somit haben wir in unserer typischen Konfiguration für 24- und 48-V-Batterien maximal 3 Standardmodule (60 Zellen) pro Strang.
Mögliche Reihenanordnung für gängige PV-Module entsprechend der Anzahl der Zellen und dem Typ
Die Spannungsberechnung ist von entscheidender Bedeutung, da eine potenzielle Spannung über 145 V das Gerät beschädigen und zu schwerwiegenden Defekten in der Anlage führen kann.
Was die Leistung angeht, werden in der Regel mehrere Stränge parallel geschaltet. Jeder parallel geschaltete Strang sollte aus der gleichen Anzahl von Modulen desselben Typs bestehen. Die Anzahl der parallel geschalteten Stränge bestimmt den Solarladestrom. Der vt hat eine Strombegrenzung: 65 Ampere für vt65 und 80 Ampere für vt80. Dies ist der maximale Strom, den der vt vom Solararray zur Batterie leiten kann. Wenn die Anzahl der parallel geschalteten Strings erhöht wird, erreicht der vt seinen maximalen Ladestrom schneller und sogar bei geringerer Sonneneinstrahlung. Dies bedeutet auch, dass bei hoher Sonneneinstrahlung ein größeres Energiepotenzial ungenutzt bleibt.
Sobald die Spannungsgrenze eingehalten wird, hängt die zu installierende Solarleistung von der Dimensionierung der Anlage ab. Somit ist es möglich, die Solarleistung zu überdimensionieren, um die Solarproduktion zu maximieren, auch wenn dies eine Erhöhung der potenziell nicht genutzten Solarenergie bedeutet.
In Bezug auf die Sonneneinstrahlung könnte dies beispielsweise in europäischen Ländern relevant sein, wo die Solarstromproduktion aufgrund der geringen Sonneneinstrahlung (Winter, Wolken usw.) während des größten Teils des Jahres unter der Nennleistung liegt. Nehmen wir das Beispiel unserer Fabrik in der Schweiz: Wir könnten eine Überdimensionierung der Solarstromanlage um 10 % vornehmen, was im Sommer zu einem sehr geringen Überschuss an Solarstrom (nicht genutzter Solarstrom) führen würde, aber zu einer Steigerung der Produktion um 10 % während des restlichen Jahres:
Darüber hinaus gibt es weitere Wetter- und Umgebungsbedingungen, die Ihre Solarstromproduktion erheblich beeinflussen können und die Sie berücksichtigen sollten (wie Staub, Luftpartikel, Verschmutzung, Schnee, Schatten usw.). In Ländern, in denen es im Winter schneit, sollte bei der Dimensionierung beispielsweise die Reflexion (Albedo) berücksichtigt werden, die recht hoch sein kann, sowie die Einstrahlung auf die Solarmodule, die über dem Standard-Testwert von 1000 W/m² liegen kann und die Voc- und Isc-Werte der Module im Winter beeinflusst.