ready2plugin für Volleinspeise-Photovoltaikanlage nach Wegfall der EEG-Förderung

Ein ready2plugin Hybrid-Core-Solarsystem ist die ideale Lösung, um eine Volleinspeise-Photovoltaikanlage nach Ablauf der EEG-Förderung auf Eigenverbrauch umzurüsten.

Die Photovoltaikmodule – als langlebigste und am aufwändigsten zu installierende Komponenten einer Solaranlage – können in den meisten Fällen ab Auslaufen der EEG-Förderung nach 20 Jahren („Post-EEG“) zur Deckung des eigenen Strombedarfs weitergenutzt werden.

Projektierung

Für den Anschluss der alten Module am neuen Wechselrichter muss die elektrische Kompatiblität überprüft und gegebenenfalls hergestellt werden. Hier beschreiben wir, wie das geht.

Kompatibilität

Die Kennlinie der Solarmodule muss …

… zum Eingangsbereich des Wechselrichters passen!

Photovoltaikmodule

Die elektrischen Eigenschaften deiner Solarmodule findest du über die Eingabe der Produktbezeichnung auf Webseiten wie pvXchange. Mit Google kommst du vielleicht sogar direkt zu einem Datenblatt deines Modells. Wichtig sind die Angaben zu:

Wenn die technischen Daten der Module nicht zu recherchieren sind, kann die Leerlaufspannung (U_L) des ganzen Strangs auch mit einem Multimeter gemessen werden.

Wechselrichter

Folgende Hinweise beziehen sich auf das Wechselrichtermodell Growatt SPH 3000TL BL-UP, das Bestandteil unseres ready2plugin Hybrid-Core-Solarsystems ist.

• Der Wechselrichter hat 2 Eingänge für Solarmodule (Nummer 9).
• Es können entweder ein Eingang oder beide Eingänge des Wechselrichters genutzt werden.
• Wenn alle Solarmodule in dieselbe Himmelsrichtung ausgerichtet sind, sollte die Summe beider Stränge 6.500 Watt nicht überschreiten.
• Wenn die Solarmodule an den zwei Eingängen in unterschiedliche Richtungen (beispielsweise nach Osten und Westen) weisen, können pro Eingang 6.500 Watt angeschlossen werden.
• Achtung! Die Eingänge dürfen nicht gekreuzt angeschlossen werden.

• Wie an den meisten alten Wechselrichtern müssen die Solarmodule auch am aktuellen Modell als Strang in Reihenschaltung angeschlossen werden.

• Die Spannungen (U) eines Strangs berechnen sich aus der Spannung eines Moduls multipliziert mit der Anzahl der Module.
• Bei deutschen Auslegungstemperaturen muss die Summe der MPP-Spannungen (U_MPP) der Solarmodule mindestens 135 Volt erreichen. Ansonsten arbeitet der Wechselrichter nicht!
• Bei deutschen Auslegungstemperaturen darf die Summe der Leerlaufspannung (U_L oder U_OC) der Solarmodule 506 Volt nicht überschreiten. Ansonsten kann der Wechselrichter beschädigt werden!
• Ist die Leerlaufspannung (U_L oder U_OC) des vorhandenen Strangs größer als 506 Volt, kann geprüft werden, ob zwei Stränge an einem Eingang parallel angeschlossen werden können.

• Die Ströme (I) von parallelen Strängen berechnen sich aus Strom des Moduls und Anzahl der Stränge.
• Bei deutschen Auslegungstemperaturen darf der Kurzschlussstrom (I_K oder I_SC) der Solarmodule 16,6 Ampere nicht überschreiten. Bei Solarmodulen mit weniger als 8,3 Ampere Kurzschlussstrom können Stränge parallel geschaltet werden.
• An jedem Eingang müssen die maximale Leerlaufspannung (U_L), die minimale Spannung im Maximum Power Point (U_MPP) und der maximale Kurzschlussstrom (I_k) innerhalb der Vorgaben liegen.

		Wechselrichter Growatt SPH 3000TL BL-UP (Datenblatt-Angaben)	umgerechnet für kristalline Solarmodule in unseren Breiten (Auslegungs-temperatur von -10 bis +70 °C)
max. optimale Leistung	Pmax rec	6.500		W (Watt)
max. Leerlauf-spannung	UL max	550	506	V (Volt)
min. Spannung im MPP	Umpp min	120	135	V (Volt)
min. optimale Spannung im MPP	Umpp opt min	275	310	V (Volt)
max. optimale Spannung im MPP	Umpp opt max	440	405	V (Volt)
max. optimaler Strom im MPP	Impp max	13,5	13,2	A (Ampere)
max. Kurzschluss-strom	Ik max	16,9	16,6	A (Ampere)

Stromspeicher

Unter wirtschaftlichen Gesichtspunkten sollte die Speichergröße in Abhängigkeit von der Leistung der Solaranlage gewählt werden. Und wenn die Notstromversorgung mehrere Tage durchhalten soll, ist auch ein zusätzliches Speichermodul lohnend.

Leistung der Solaranlage (Wp)	empfohlene Speichergröße (kWh)	Anzahl der Speichermodule
bis 2.000	2,56	1
2.000 bis 3.800	5,12	2
3.800 bis 5.600	7,68	3
ab 5.600	10,24	4

Beispielprojekt

Nehmen wir zur Veranschaulichung eine Solaranlage mit PV-Modulen vom Typ Vaillant VPM P160 auf 2 Strängen mit 20 und 19 Stück:

	Modul-anzahl	Nenn-leistung (Wp)	Spannung im MPP (V)	Leerlauf-spannung (V)	Kurzschluss-strom (A)
Modul		160	22,8	28,4	7,82
Strang 1	20	3.200	456	568	7,82
Strang 2	19	3.040	433,2	539,6	7,82

Leistung

(3.200 + 3.040 W) * 80 % Alterung ~ 5.000 W Solarleistung < max. optimale Leistung (6.500 W)

Die Leistung passt zu unserem Wechselrichtermodell Growatt SPH 3000TL BL-UP.

Spannung

Maximum Power Point Spannung (U_MPP) Strang 1 = 456 V > min. Spannung im MPP (135 V)
Maximum Power Point Spannung (U_MPP) Strang 2 = 433,2 V > min. Spannung im MPP (135 V)

Die Maximum Power Point Spannung passt zum Growatt SPH 3000TL BL-UP.

Leerlaufspannung Strang 1 = 568 V > max. Leerlaufspannung U_{L max} (506 V)
Leerlaufspannung Strang 2 = 539,6 V > max. Leerlaufspannung U_{L max} (506 V)

Die Leerlaufspannung überlastet den Wechselrichter Growatt SPH 3000TL BL-UP.

Für dieses Problem gibt es drei Optionen:

1. Leerlaufspannung des Stranges mit Multimeter messen: Denn die Leerlaufspannung sinkt bei Alterung und könnte inzwischen ausreichend niedrig sein. Der gemessene Wert muss mit dem Temperaturkoeffizienten auf -10°C umgerechnet werden. Wenn er dann unter 550 V liegt, passt es.
2. Solarmodule am Anfang oder Ende des Stranges entfernen: 18 Solarmodule können am Wechselrichter Growatt SPH 3000TL BL-UP betrieben werden. Die unbenutzten PV-Module können kurzgeschlossen oder mit Endkappen abgedichtet werden.
3. Den Strang halbieren und die zwei (symmetrischen) Hälften parallelschalten

Strom

Kurzschlussstrom = 7,82 A < max. Kurzschlussstrom Ik max (16,6 A)
Kurzschlussstrom bei Parallelschaltung = 2 * 7,82 A = 15,64 A < max. Kurzschlussstrom Ik max (16,6 A)

Der Kurzschlussstrom passt auch in Parallelschaltung zum Growatt SPH 3000TL BL-UP.

MPP-Spannung (U_MPP) 1/2 Strang = 9 * 22,8 V = 205,2 V > min. Spannung im MPP Umpp min (135 V)

Die MPP-Spannung reicht auch in Parallelschaltung für den SPH 3000TL BL-UP aus.

Empfehlung

Sollte die gemessene und umgerechnete Leerlaufspannung nicht unter 550 V liegen, muss die Verkabelung der Solarmodule geändert werden. In diesem Beispiel müssen bei der Parallelschaltung weniger Solarmodule stillgelegt werden, sodass am ersten Strang 10 * 2 und am zweiten Strang 9 * 2 Solarmodule weiter genutzt werden können. Dafür sind aber 4 Solarleitungen zum Überbrücken der halben Stränge und vier Y-Stecker nötig. Die Solarleitungen und Y-Stecker sollten die gleichen Stecker wie die Solarmodule aufweisen. In unserem Fall handelt es sich um MC Typ 3.

Stromspeicher

In unserem Beispiel nutzen wir 38 der 39 Solarmodule mit je 160 Watt, die bei durchschnittlicher Alterung noch 80 % ihrer Nennleistung bringen. Für diese ~ 5000 Wp Photovoltaikleistung sollte nach wirtschaftlichen Gesichtspunkten die Speichergröße 7,68 kWh gewählt werden.

Wirtschaftlichkeit

Nun simulieren wir die Wirtschaftlichkeit¹ dieser Post-EEG-Umrüstung mit dem kostenlosen PVTool vom AkkuDoktor Andreas Schmitz:

Speicher-größe in kWh	Selbst-genutzter Strom in kWh/Jahr	Eigen-verbrauchs-quote	Autarkie-grad	Amortisa– tion der Umrüstung	Stromkosten der PV-Anlage	Effektiver Strompreis
0,0	1.187	20,7 %	30,4 %	3,5 Jahre	6,4 ct	27,7 ct
2,6	2.312	40,3 %	59,3 %	2,7 Jahre	5,1 ct	18,1 ct
5,1	2.843	49,5 %	72,9 %	3,0 Jahre	5,5 ct	14,1 ct
7,7	2.975	51,8 %	76,6 %	3,6 Jahre	6,7 ct	13,9 ct
10,2	3.018	52,6 %	77,6 %	4,3 Jahre	7,9 ct	14,5 ct

1. Parameter
   Adresse: Magdeburg
   Stromverbrauch: 3.900 kWh/a
   Netz-Stromkosten: 0,37 ct/kWh
   Kosten ohne Akku: 1.516 €
   Speicherkosten: 321 €/kWh
   Ausrichtung: 0°
   Neigung: 45°
   Leistung: 5.000 Wp
   Wechselrichter-Maximalleistung: 2.000 W
   maximale Ladeleistung: 3.000 W ↩︎