Optimierer
Optimierer sind DC-DC-Wandler auf Modulebene, die MPPT an jedem Photovoltaikmodul separat ausführen, sodass Teilverschattungen, verschiedene Dachausrichtungen oder ein alterndes Panel nicht mehr den gesamten String beeinträchtigen. Wählen Sie nach Architektur: SolarEdge Optimierer sind an jedem Modul obligatorisch und funktionieren nur mit einem SolarEdge Wechselrichter, während Tigo Optimierer selektiv an den betroffenen Modulen installiert werden und mit fast jedem Wechselrichter betrieben werden können. Passen Sie jede Einheit an die Leistung, Voc und Isc des Moduls an. Mikrowechselrichter sind die AC-Alternative. Leitfaden
Dank des leistungsstarken Optimierers ist es möglich, dass jedes Modul unabhängig von den anderen Modulen im System die maximale Energiemenge produziert. Dies umfasst Lösungen wie Tigo Optimierer und SolarEdge Optimierer, die in der Branche gebräuchlich sind.
Die leistungsstarken Optimierer optimieren so die Solarenergieproduktion für jedes einzelne Modul, indem sie den Punkt maximaler Leistung verfolgen und sich dabei auf jedes einzelne Modul des Systems konzentrieren.
- Optimierung auf Panelebene: Ein leistungsstarker Optimierer wird an die einzelnen PV-Paneele der PV-Anlage angeschlossen. Seine Aufgabe ist es, die Leistung und die Spannung jedes einzelnen Panels unabhängig voneinander zu überwachen. Dies ermöglicht eine maximale Leistung der einzelnen Paneele, auch wenn sie unterschiedlichen Bedingungen ausgesetzt sind.
- Minimierung von Leistungsverlusten: Wenn ein Panel im System verschattet ist oder aus anderen Gründen eine geringere Leistung hat, arbeitet der Leistungsoptimierer daran, diese Verluste zu minimieren, indem er den Arbeitspunkt des betreffenden Panels anpasst. Dadurch wird sichergestellt, dass die Gesamtleistung des Systems auch dann hoch bleibt, wenn einige Paneele nicht in optimalen Bedingungen sind.
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Verwandte Optimierer-Kategorien
- SolarEdge Optimierer
- Tigo Optimierer
- Mikro-Wechselrichter
- Überwachung
- Solarwechselrichter
- Photovoltaikmodule
Optimierer: MPPT auf Modulebene, Sicherheit und Monitoring
Ein Leistungsoptimierer ist ein kleiner DC-DC-Wandler, der am Modulrahmen befestigt und zwischen Modul und String verdrahtet wird. Er verfolgt den maximalen Leistungspunkt (MPP) dieses einen Moduls und wandelt dessen Ausgang dann in die Spannung und den Strom um, die der String benötigt. Da jedes Modul unabhängig geregelt wird, richtet sich der String nicht mehr nach seinem schwächsten Glied aus – genau das passiert in einem herkömmlichen String, wo Bypass-Dioden den Schaden innerhalb des verschatteten Panels lediglich begrenzen.
Die hier geführten zwei Systeme verfolgen gegensätzliche Ansätze. SolarEdge verlagert das MPPT vollständig aus dem Wechselrichter heraus, sodass die Optimierer Teil der Architektur sind und jedes Modul eines benötigt. Tigo behält das eigene MPPT des Wechselrichters bei und fügt die Optimierung nur dort hinzu, wo sie benötigt wird, was es zur praktischen Wahl für Nachrüstungen und für Anlagen macht, bei denen nur wenige Module verschattet sind. Beide fügen ein Monitoring auf Modulebene und eine Abschaltung auf Modulebene als Nebeneffekt derselben Hardware hinzu.
AUS DER PRAXIS
"Die Frage, die mir am häufigsten gestellt wird, ist, ob man das gesamte Dach optimieren sollte. Bei einem sauberen, unverschatteten Dach mit einer einzigen Ausrichtung lautet die ehrliche Antwort: Nein. Man bezahlt für Hardware und eine weitere potenzielle Fehlerquelle pro Modul hinzuzufügen um Verluste auszugleichen, die nie vorhanden waren. Optimierer lohnen sich bei Schornsteinen, Gauben, Bäumen und Dächern mit zwei oder drei Ausrichtungen."
Ladislav Proc · Photovoltaik-Spezialist, ONSA Plus
So wählen Sie die richtigen Optimierer
Optimierer sind keine allgemeine Aufwertung, sondern eine Lösung für spezifische Probleme: Teilverschattung, mehrere Dachausrichtungen an einem MPPT-Eingang und Module, die aufgrund von Alterung oder Austausch nicht mehr zusammenpassen. Stellen Sie fest, ob einer dieser Punkte zutrifft, bevor Sie eine Spezifikation festlegen.
Gehen Sie dann in dieser Reihenfolge vor: Legen Sie die Architektur fest (SolarEdge-System oder Tigo-Ergänzung), entscheiden Sie, wie viele Module tatsächlich eine Einheit benötigen, und prüfen Sie abschließend die Eingangsleistung sowie die Voc- und Isc-Grenzwerte des Optimierers anhand des Moduldatenblatts sowie die String-Regeln anhand des Wechselrichters.
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Was MPPT auf Modulebene tatsächlich löst
In einem herkömmlichen String sind die Module in Reihe geschaltet, sodass sie alle denselben Strom führen. Ein Modul, das verschattet, verschmutzt oder degradiert ist, drückt diesen Strom für alle anderen herunter. Optimierer durchbrechen diese Verbindung, indem sie den Ausgang jedes Moduls individuell wandeln.
- Teilverschattung: Schornsteine, Gauben, Satellitenschüsseln, Antennen und Bäume, die zwei oder drei Module für einen Teil des Tages verschatten. Dies ist der klassische Fall und hier ist der Ertragsgewinn am größten.
- Mehrere Dachausrichtungen: Ost- und Westdachflächen oder eine Dachfläche plus Garagendach, die ansonsten separate MPPT-Eingänge oder separate Wechselrichter benötigen würden.
- Nicht passende oder alternde Module: ein Ersatzmodul mit anderer Leistung oder einem anderen Alter in einem bestehenden String oder Module, die über fünfzehn Jahre auseinandergelaufen sind.
- Ungünstige Stringlängen: Dachformen, die eine ungerade Anzahl an Modulen hinterlassen, die keine zwei ausgewogenen Strings bilden.
SolarEdge: Optimierer als Teil der Architektur
SolarEdge teilt den Wechselrichter in zwei Bereiche auf. Das MPPT findet im Optimierer an jedem Modul statt, und der Wechselrichter wandelt lediglich eine feste DC-Busspannung in AC um. Aus diesem Grund ist an jedem Modul eines SolarEdge-Systems ein Optimierer zwingend erforderlich: Fehlt einer, erreicht die Stringspannung niemals das Betriebsfenster. Im Gegenzug erhalten Sie lange Strings, Strings unterschiedlicher Länge, mehrere Ausrichtungen in einem String und Moduldaten ohne zusätzliche Hardware.
- Design des gesamten Arrays: Planen Sie die Optimierer von Anfang an mit dem SolarEdge-Wechselrichter und beachten Sie die minimale und maximale Modulanzahl pro String sowie die maximale Stringleistung.
- Nicht portabel: SolarEdge-Optimierer funktionieren nicht hinter einem Wechselrichter eines Drittanbieters, und ein Wechselrichter eines Drittanbieters kann später nicht in ein SolarEdge-Array integriert werden.
- Sicherheit per Standard: Wenn der Wechselrichter ausgeschaltet oder getrennt ist, senkt jeder Optimierer seinen Ausgang auf eine niedrige Sicherheitsspannung, sodass die DC-Verkabelung auf dem Dach nicht mehr unter voller Stringspannung steht.
Tigo: selektive Nachrüstung an fast jedem Wechselrichter
Tigo-Einheiten sitzen zwischen dem Modul und dem bestehenden String und bleiben transparent, wenn sie nicht benötigt werden. Der Wechselrichter behält sein eigenes MPPT, sodass das Array wie ein normales String-Array funktioniert und die Tigo-Einheiten einfach die Module korrigieren, die eine geringere Leistung erbringen. Das macht sie zum bevorzugten Werkzeug für eine bestehende Installation, bei der nur ein Teil des Dachs betroffen ist.
- Nur das Notwendige installieren: Rüsten Sie die verschatteten oder nicht passenden Module aus, typischerweise zusammen mit einer entsprechenden Anzahl gepaarter Module im selben String, und lassen Sie den Rest unverändert.
- Wechselrichter-agnostisch: Funktioniert mit gängigen String- und Hybrid-Wechselrichtern, sodass Sie nicht an einen Hersteller gebunden sind.
- Gateway für Daten erforderlich: Modulüberwachung und Fernabschaltung erfordern das Tigo-Kommunikationskit und die entsprechenden Tigo-Zubehörteile, nicht nur die Optimierer selbst.
Praxis-Tipp
Prüfen Sie den Optimierer anhand von drei Werten im Moduldatenblatt, nicht nur einem: Nennleistung in Wp, Voc bei der niedrigsten erwarteten Temperatur und Isc. Moderne Hochstrom-Half-Cut- und TOPCon-Module können die Eingangsstromgrenze einer älteren Optimierer-Generation überschreiten, selbst wenn die Wattzahl passend erscheint.
Rapid Shutdown und Sicherheit auf Modulebene
Ohne Elektronik auf Modulebene bleibt die DC-Verkabelung auf dem Dach bei Sonnenschein unter voller Stringspannung, selbst wenn der Wechselrichter ausgeschaltet ist. Optimierer ändern das: Auf Befehl oder bei Verbindungsverlust zum Wechselrichter senkt jede Einheit ihren Ausgang auf eine niedrige Spannung von etwa 1 V pro Modul. Wenn eine lokale Vorschrift, ein Netzbetreiber oder ein Versicherer einen Rapid Shutdown oder einen Feuerwehrschalter vorschreibt, wird dies normalerweise so umgesetzt. Prüfen Sie vor der Erstellung eines Angebots, welche Vorschriften in Ihrem Land gelten, da die Abschaltung auf Modulebene in einigen Märkten obligatorisch und in anderen lediglich empfohlen ist.
Überwachung auf Modulebene
Beide Systeme übermitteln Spannung, Strom, Leistung und Temperatur pro Modul an das Portal des Herstellers. Dadurch wird eine vage Beschwerde über geringere Erträge in eine präzise Antwort verwandelt: welches Modul, seit wann und in welchem Umfang. Für Servicearbeiten bedeutet dies zudem, dass Sie ein defektes Panel, ein verschmutztes Panel oder einen lockeren MC4-Stecker lokalisieren können, ohne auf das Dach steigen zu müssen. Weitere Informationen zu Gateways, Zählern und Kommunikationsmodulen, die dieselben Portale speisen, finden Sie unter Überwachung.
Abstimmung des Optimierers auf das Modul
Jeder Optimierer hat eine maximale Eingangsleistung, eine maximale Eingangsspannung und einen maximalen Eingangsstrom sowie Grenzwerte für den String, den er speist.
- Maximale Eingangsleistung: muss gleich oder höher als die Nennleistung (Wp) des Moduls sein. Einheiten für Wohnmodule von 400 bis 500 W decken keine kommerziellen Formate ab 600 W und größer ab.
- Maximale Eingangs-Voc: Vergleichen Sie diese mit der auf die niedrigste lokale Temperatur korrigierten Voc des Moduls, nicht mit dem für 25 °C angegebenen Wert.
- Maximaler Eingangsstrom: die Einschränkung, die bei Modulen mit hohem Strom oft übersehen wird.
- Zwei Module pro Einheit: einige Modelle akzeptieren ein Modulpaar an einem Optimierer. Dies ist kostengünstiger, aber das Paar wird dann gemeinsam optimiert; schließen Sie daher nicht ein verschattetes und ein unverschattetes Modul an denselben Eingang an.
- String-Regeln: Die minimale und maximale Modulanzahl pro String sowie die maximale String-Leistung gelten weiterhin und entnehmen sich dem Datenblatt des Wechselrichters.
Wann sich Optimierer nicht lohnen
Auf einem sauberen, unverschatteten Dach mit einer Ausrichtung und einem Satz identischer Module verursachen Optimierer zusätzliche Kosten, fügen eine Wandlungsstufe hinzu und platzieren ein aktives Bauteil pro Modul im am schwersten zugänglichen Teil des Gebäudes. Der Ertragsgewinn ist in dieser Situation gering und kann durch die eigenen Wandlungsverluste des Optimierers aufgehoben werden. Investieren Sie das Geld stattdessen lieber in einen besseren Wechselrichter, mehr Module oder eine Batterie. Optimierer lohnen sich, wenn eine tatsächliche Diskrepanz korrigiert werden muss oder wenn die Abschaltung auf Modulebene bzw. die Überwachung pro Modul eine eigenständige Anforderung ist.
Optimierer im Vergleich
| Aspekt | SolarEdge Optimierer | Tigo Optimierer |
|---|---|---|
| Abdeckung | Obligatorisch für jedes Modul im Array | Selektiv, nur für die betroffenen Module |
| Wechselrichter | Nur SolarEdge-Wechselrichter, MPPT befindet sich im Optimierer | Funktioniert mit den meisten String- und Hybrid-Wechselrichtern |
| Typische Verwendung | Neuinstallation, die auf das System abgestimmt ist | Nachrüstung und Teilverschattung bei einer bestehenden Anlage |
| Überwachung | Pro Modul über das SolarEdge-Portal, kein zusätzliches Gateway erforderlich | Pro Modul über das Tigo-Portal mit einem Kommunikations-Kit |
| Abschaltung | Niedrige Sicherheitsspannung pro Modul, wenn der Wechselrichter ausgeschaltet ist | Abschaltung auf Modulebene mit den passenden Sicherheitseinheiten und dem Gateway |
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Häufig gestellte Fragen zu Optimierern
Was macht ein Solar-Optimierer eigentlich genau?
Es handelt sich um einen DC-DC-Wandler, der an einem Modul angebracht wird und den maximalen Leistungspunkt dieses Moduls verfolgt. Da jedes Modul unabhängig geregelt wird, begrenzt ein verschattetes, verschmutztes oder degradiertes Panel nicht mehr den Strom des gesamten Serien-Strings.
Benötige ich einen Optimierer an jedem Modul?
Bei SolarEdge ja: Das MPPT befindet sich im Optimierer, daher benötigt jedes Modul im Array einen, damit das System überhaupt funktioniert. Bei Tigo nein: Sie setzen sie nur an den Modulen ein, die verschattet sind oder nicht zusammenpassen, und lassen den Rest des Strings unverändert.
Kann ich SolarEdge-Optimierer mit einer anderen Marke von Wechselrichtern verwenden?
Nein. SolarEdge-Optimierer sind dafür ausgelegt, einen festen DC-Bus in einen SolarEdge-Wechselrichter einzuspeisen, der kein eigenes MPPT besitzt. Verwenden Sie für einen Wechselrichter eines Drittanbieters stattdessen Tigo-Einheiten, bei denen das eigene MPPT des Wechselrichters die Steuerung behält.
Lohnen sich Optimierer auf einem nicht verschatteten Dach?
In der Regel nicht. Normalerweise nicht. Auf einem sauberen Dach mit einer Ausrichtung und identischen Modulen gibt es kaum Fehlpassungen, die ausgeglichen werden müssten, und die eigenen Wandlungsverluste des Optimierers können den Gewinn zunichtemachen. Sie lohnen sich bei Verschattung, mehreren Ausrichtungen, gemischten oder alternden Modulen oder wenn eine Abschaltung auf Modulebene erforderlich ist.
Kann ich Optimierer zu einer bestehenden Installation hinzufügen?
Ja, mit Tigo. Die Einheiten werden zwischen Modul und String geschaltet, wobei der bestehende Wechselrichter weiterhin normal arbeitet, sodass Sie gezielt nur die problematischen Module ausrüsten können. Eine Nachrüstung von SolarEdge ist nicht praktikabel, da dies den Austausch des Wechselrichters und die Optimierung des gesamten Arrays bedeuten würde.
Bieten Optimierer eine Schnellabschaltung (Rapid Shutdown)?
Ja. Auf Befehl oder bei Verbindungsabbruch senkt jede Einheit ihre Ausgangsspannung auf etwa 1 V, sodass die Dachverkabelung nicht mehr unter voller String-Spannung steht. Ob eine Abschaltung auf Modulebene obligatorisch ist, hängt von den nationalen Vorschriften, dem Netzbetreiber und der Versicherung ab.
Wie wähle ich den passenden Optimierer für meine Module aus?
Vergleichen Sie drei Werte im Datenblatt: die Nennleistung des Moduls mit der maximalen Eingangsleistung des Optimierers, die Voc bei der niedrigsten erwarteten Temperatur mit der maximalen Eingangsspannung und den Isc mit dem maximalen Eingangsstrom. Hochstrom-Half-Cut-Module erreichen oft zuerst das Stromlimit.
Optimierer oder Mikro-Wechselrichter?
Optimierer behalten einen zentralen Wechselrichter bei und optimieren auf der DC-Seite. Mikro-Wechselrichter wandeln den Strom direkt an jedem Modul in AC um, sodass kein Hochspannungs-Gleichstrom auf dem Dach vorhanden ist und kein einzelner Wechselrichter als Ausfallquelle dient. Mikro-Wechselrichter sind pro Wp teurer und verlagern die gesamte Elektronik auf das Dach.
Können zwei Module einen Optimierer gemeinsam nutzen?
Einige Modelle akzeptieren ein Modulpaar pro Einheit, was die Kosten pro Modul senkt. Das Paar wird dann als eine einzelne Einheit optimiert; kombinieren Sie daher nur Module, die denselben Bedingungen ausgesetzt sind. Kombinieren Sie niemals ein verschattetes Modul mit einem unverschatteten.
Kann ich mit Optimierern den Ertrag jedes einzelnen Panels einsehen?
Ja. Beide Systeme melden Spannung, Strom und Leistung pro Modul an das Portal des Herstellers, wodurch defekte, verschmutzte oder verschattete Panels direkt vom Boden aus identifiziert werden können. Tigo benötigt hierfür sein Kommunikations-Gateway, SolarEdge hingegen nicht.
Ob sich Elektronik auf Modulebene lohnt, hängt von der Verschattung, der Ausrichtung und der Anordnung des jeweiligen Dachs ab.
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