Arbeitspunkte und Kennlinien
Aus der Einstrahlung auf die geneigte Fläche des PV-Generators und der berechneten Modultemperatur kann die Leistungsabgabe des PV-Moduls bestimmt werden. Für jede Einstrahlung und Temperatur ergeben sich dabei beliebig viele Arbeitspunkte, in denen das PV-Modul betrieben werden kann. Diese Arbeitspunkte beschreiben die elektrische Kennlinie des Moduls.
Abbildung 1 zeigt die Kennlinien eines Moduls mit 280 W Nennleistung für unterschiedliche Einstrahlungswerte und einer Modultemperatur von 25 °C. Das Modul kann prinzipiell in jedem Punkt auf den gezeigten Kennlinien betrieben werden. Die Leistungsabgabe richtet sich dabei nach dem Produkt aus der Spannung und dem sich dabei einstellenden Strom.
Beispiel: Das Modul wird mit 1000 W/m² bestrahlt, die Modultemperatur ist 25 °C. Damit ergibt sich die obere Kennlinie aus Abbildung 1. Wird das Modul bei 44 V betrieben, liefert es einen Strom von 0 A, die Modulleistung ist 44 V $\cdot$ 0 A = 0 W. Das Modul befindet sich also im Leerlauf. Betreibt man das Modul bei einer Spannung von 0 V (also im Kurzschluss), kann es zwar mehr als 8 A liefern, aber das Modul erbringt ebenfalls keine Leistung, da 0 V $\cdot$ 8.2 A = 0 W.
Abbildung 1: Kennlinien eines 280 W-Moduls bei unterschiedlichen Einstrahlungen.
Für jeden anderen Punkt auf der Kennlinie zwischen 0 V (Kurzschluss) und 44 V (Leerlauf) ergeben sich jedoch Leistungen, die größer sind als 0 W. Trägt man jede dieser Leistungen über der gewählten Spannung auf, erhält man die Kennlinien aus Abbildung 2.
Hier wird deutlich, dass die Leistungsabgabe des Moduls zunächst immer größer wird, wenn die Spannung des Moduls erhöht wird. Bei etwa 36 V erreicht die Leistung dann einen Höhepunkt von etwa 280 W, danach sinkt die Leistung wieder. Bei 44 V wird die Leistung wieder 0 W.
Abbildung 2: Leistungskurven für ein 280 W-Modul bei unterschiedlichen Einstrahlungen.
Der Punkt, in dem das Modul die größte Leistung abgibt, heißt MPP (engl: maximum power point, deutsch: Punkt maximaler Leistung).
Für den Betrieb der PV-Anlage ist es also wichtig, die Module möglichst im Punkt maximaler Leistung, im MPP, zu betreiben, um den Ertrag zu maximieren. Die Aufgabe, diesen MPP zu finden und die Module in diesem Punkt zu betreiben, übernehmen MPP-Tracker, die in Wechselrichtern verbaut sind.
Siehe auch