Strombegrenzung PV Module

Alle Besonderheiten die Balkon Solaranlagen mit sich bringen.
Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

Hi Manfred,

Die Datenblattangaben beziehen sich auf die Standardmessbedingungen mit 1000W/m2 Strahlungsleistung. I’m Datenblatt der Module sind diese mit STC gekennzeichnet.

Die maximale Strahlungsleistung der Sonne am Äquator bei senkrechter Einstrahlung ist ebenfalls 1000W/m2.

Die Datenblattangaben gelten also für den Fall der senkrechten Sonneneinstrahlung.

Auf unseren Breiten ist die Einstrahlung aufgrund der flacheren Sonnenposition kleiner. Deshalb variiert die erreichbare Leistung auch mit den Sonnenstand und der Jahreszeit.

Aus dieser Tatsache heraus versuche ich zu ermitteln, wie groß die maximal Erreichbare PV Leistung meiner Module abhängig von der Jahreszeit ist. Sobald diese kleiner als maximale Eingangswert des Inverters ist, kann das System sicher betrieben werden.

Soweit die Idee.

Beste Grüße
Tobias

Ps.: etwas Lektüre dazu

https://de.m.wikipedia.org/wiki/Sonnenstand
A9885F86-A12E-4F9C-A073-B3DE08D37773.jpeg
http://www.schulbiologiezentrum.info/AH ... %20Wm2.pdf
0094098A-EF09-4D10-8B7F-1F57CF285647.jpeg
https://www.rechnerphotovoltaik.de/phot ... usrichtung
8E617BBF-DF16-4DB1-909E-9E58EBA32B3A.png
Manfred P.
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Manfred P. »

Hallo Tobias,
Hersteller garantieren oft eine Mindestleistung nach X Jahren. Dadurch wird idR. die angegebene Leistung übertroffen.
Dazu kommen eventuell Extreme wie z.B. regnerischer Tag bis etwa 12-13 Uhr bei 14 Grad im Juni. Dann kommte die Sonne ohne Wolken durch und die Sonnenstrahlen treffen auf das kühle Modul und leistet dann kurzzeitig auch mehr als die Angabe auf dem Modul. Demnach nicht so einfach eine gesicherte Leistung zu bestimmen!
1 kWp Ost / 3,7 kWp West / 7,2 kWh LiFePo4 Inselanlage
Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

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Dateianhänge
2650D2B3-8AD6-414F-A68B-D76F39D1F0BA.jpeg
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Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

Hi Manfred,
Danke für den Hinweis. Die Temperaturkoeffizienten stehen tatsächlich im Datenblatt.
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Diese werde ich aber erst mal ignorieren, da der Kurzschlussstrom kaum von der Temperatur abhängt. Nur 0,05%/Grad. Wichtiger ist erstmal eine grundsätzliche Abschätzung.

Dazu bestimme ich zunächst das Verhältnis des Modulkurzschlussstroms zu dem des Inverters, um herauszufinden, welche Reduktion der Strahlungsleistungsleistung eintreten muss, also

Isc Inverter / Isc Ns2p = 13 / 18,6 = 0,69 69%

Die Solarleistung muss also aus ein Niveau von 69% sinken, damit der Kurzschlussstrom der Module Isc Ns2p auf einen Wert kleiner 13A sinkt.

Die Solarleistung beträgt dann

1000W/m2 0,69 = 690 W/m2

Aus dieser lässt sich nun über die folgende Formel der Grenzwinkel der Sonneneinstrahlung ermittelte, bei dem die empfangene Leistung 690W/m2 ist:

alpha = sin-1 (0,69) = 43,6Grad

Eingetragen ins das Diagramm ergibt sich folgendes:
09389F34-83CF-4047-A248-FB051E28DE99.jpeg
Hieraus lese ich zunächst (orangene Linie), dass der Termin für Isc Ns2p < 13A so ca. 23. Sep startet und bis 20. März reicht. Danach ist um die Mittagszeit bis Mittsommer ein stetig wachsender Zeitraum zu dem Isc Ns2p > 13A erreicht werden kann.

Am 21 Juli benötige ich grob geschätzt zwischen 10 Uhr und 14Uhr eine Schutzvorrichtung gegen die Ströme größer 13A.

Als weitere Worst Case Betrachtung ergibt sich bei 63 Grad Einstrahlungswinkel am 21. Juli weiter

Isc Ns2p real = 18,6A sin 63 = 16,6 A

Notiz: noch sind die beiden Seiten der Ost-West Aufsänderung nur um die Mittagszeit korrekt berücksichtigt, da morgens und abends jeweils nur eine Seite aktiv ist.
Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

Laut der Rechnung oben, muss die Leistung der Module um 12% reduziert werden. Kann ich dies durch abdecken einer einzigen Solarzelle von 12% ihrer Fläche erreichen, also bei einer Zellgrösse von 16cm x16cm von 2cm x 2cm?

Damit hat diese Zelle 12% weniger Leistung und reduziert dadurch auch die Leistung aller anderen Solarzellen (bzw. Module) im String?
Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

Hallo,
Ich habe meine Rechnungen nun auch experimentell bestätigt. Seit Sa. sind 1620Wp dauerhaft an meinem Growatt 750s mit 970Wp maximaler Eingangsleistung und es funktioniert :-). Hier die Messungen:
EA969E28-37F9-475A-93AB-6D6308B3920F.jpeg
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58DDAEAE-9437-417C-9054-6AF01EF54E81.jpeg
Zwischen den orangenen Linien regelt der MPPT auf über 100 V und senkt so den Strom. Dies entspricht wieder ca 34 V in der I-U Kennlinie.
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Tobias112
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Re: Strombegrenzung PV Module

Beitrag von Tobias112 »

Heute habe ich einen Extremfall im Datenlogger. Exakt im Sonnenzenit trat ein Wolkenloch auf und die Einstrahlung war bei kalten Modulen auf ein Maximum geklettert.

13.10.2021, 13Uhr
Ca. 10 bis 13 Grad C

Die nominale MPPT Spannung liegt unter STC bei 92,67V.
Der MPPT hat die Modespannung zur angegebenen Zeit auf 111,6V, d.h. 18,93V höher. 6,31V pro Modul.
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Im Diagramm ziemlich weit oben. Bei den 600W pro m2 ca. 30% mehr an kurzzeitiger Leistung.

Anbei noch die Logs
CD59A285-B3A4-456B-8419-A20172F09EA1.jpeg
17B9866D-5FF5-470D-ACEA-60F0BED78D63.jpeg
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