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März 25, 2025
Kürzungssteuer: Energie auf dem Tisch liegen lassen
Eine Fibel zum Thema Clipping
Clipping tritt auf, wenn Solarmodule mehr Gleichstrom erzeugen, als der Wechselrichter in nutzbare Wechselstromenergie umwandeln kann. Die überschüssige Energie wird "geclippt" und somit verschwendet.
Beispiel: Ein Modul mit einem 325-W-Mikrowechselrichter schränkt die potenzielle Leistungsabgabe bei Spitzenleistung um 100 W ein. Dies ist in Abbildung 5 dargestellt.
Wie das Clipping aussieht
Eine Begrenzung ist in den Leistungsdiagrammen von Solaranlagen leicht zu erkennen. Wenn eine Begrenzung auftritt, zeigt das Diagramm eine abgeflachte Spitze an, was bedeutet, dass das System weniger Strom produziert als es könnte. Eine kurze Suche auf reddit/r/solar nach Clipping zeigt zahlreiche Beispiele von Hausbesitzern, die sich fragen, warum ihre Energieproduktion gedeckelt ist. In einigen Kommentaren wird deutlich, dass sich Hausbesitzer zunehmend des Clippings bewusst sind und sich Sorgen über dessen Auswirkungen auf die Leistung ihrer Systeme machen.
Die finanziellen Auswirkungen der Beschneidung
Angesichts der weit verbreiteten Verwendung von Mikro-Wechselrichtern in Kombination mit Modulen höherer Leistung ist das Clipping kein seltenes Phänomen. In vielen Fällen wird die Fehlanpassung Modul damit begründet, dass man kein zusätzliches Geld für Mikro-Wechselrichter mit höherer Leistung ausgeben möchte. Doch diese kleinen Verluste summieren sich.
Eine jährliche Beschneidung von nur 3 % kann bei einer 15-kW-Solaranlage für Privathaushalte (Kapazitätsfaktor 19 %, 0,30 $/kWh, 5 % Strompreiseskalator, 25 Jahre) 10.724 $ an Einsparungen über die gesamte Lebensdauer kosten. Unter den gleichen Annahmen reduziert eine 2 %ige Beschneidung die Einsparungen um 7.149 $ und eine 1 %ige Beschneidung um 3.575 $.
In Abbildung 7 zeigt eine Leistungsanalyse eines führenden Anbieters von Mikro-Wechselrichtern, dass die Höhe der Überschneidungen von der Qualität der Sonneneinstrahlung (die für jede Stadt unterschiedlich ist) und der Wattleistung der Module abhängt.
Ertragsverluste im ersten Jahr durch Leistungsbegrenzung nach Modul und Standort bei Verwendung eines 300-W-Mikrowechselrichters
String-Wechselrichter können ebenfalls ausfallen, aber nicht auf dieselbe Weise
Auch String-Wechselrichtersysteme können eine Leistungsbegrenzung vornehmen, wenn die Modul die Nennleistung des String-Wechselrichters übersteigt. Dies kann immer dann passieren, wenn das Verhältnis von Gleichstrom zu Wechselstrom größer als 1 ist, was häufig vorkommt.
String-Wechselrichter in einem System mit DC-Architektur weisen jedoch eine Besonderheit auf: In Verbindung mit einer DC-gekoppelten Batterie kann die über die Wechselrichterleistung hinausgehende Energieerzeugung zum Laden der Batterie genutzt werden.
Abbildung 8 zeigt den Unterschied zwischen der Leistung eines DC-gekoppelten Wechselrichters und der Leistung eines Mikro-Wechselrichters an einem Tag, an dem die Solarproduktion die maximale (AC-)Kapazität des Wechselrichters übersteigt.
Bei einer DC-gekoppelten Batterie kann überschüssige Sonnenenergie die Batterie aufladen. Bei einer AC-gekoppelten Batterie oder einem Mikro-Wechselrichter-System wird die überschüssige Energie abgefangen.
Auch ohne Batterien schneiden String-Wechselrichter besser ab
Installateure, die derzeit keine Batterien einsetzen, sind oft der Meinung, dass es keinen Unterschied zwischen String-Systemen und Mikro-Wechselrichter-Systemen gibt, wenn das Gleichstrom-Wechselstrom-Verhältnis gleich ist. Aber es gibt einen.
- Mikro-Wechselrichter: Die Leistungsbegrenzung erfolgt pro Modul, wobei die Leistung jedes Moduleinzeln begrenzt wird
- String-Wechselrichter: OhneBatterie tritt eine Begrenzung nur dann auf, wenn Installationsanordnung die Leistung des Wechselrichters übersteigt; dadurch werden Spitzenwerte geglättet und Verluste in Anlagen mit unterschiedlichen Ausrichtungen reduziert. In Verbindung mit einer gleichstromgekoppelten Batterie zum Laden tritt keine Begrenzung auf.
Fazit: Selbst ohne Akku und bei ähnlichen DC/AC-Verhältnissen kommt es bei einem String-Wechselrichter zu weniger Clipping als bei Mikro-Wechselrichtern. Da dieses Thema komplexer und nuancierter ist, als hier beschrieben, finden Sie hier ein Kapitel mit einem konkreten Beispiel und weiteren Details: Bonus: Clipping-Vergleich: MLPE . Optimierer.
Wie man Streuverluste vermeidet
Mikrowechselrichter und Optimierer werden in der Regel der Technologiekategorie Modul Power Electronics“ (MLPE) zugeordnet. Da Optimierer jedoch den Vorteil der Gleichstromkopplung bieten, ist ihr Arbeitsaufwand geringer, und die Energie aus dem Modul direkt in die Batterie eingespeist werden, ohne dass die üblichen Verluste durch Begrenzung und Hin- und Rückwandlung entstehen. Einer der Gründe MLPE Beliebtheit MLPE , dass diese Systeme eine Optimierung Modul , Überwachung und Rapid Shutdown bieten – Funktionen, die Installateure und Hausbesitzer wünschen und nachfragen. Optimierer wie der TS4-A und TS4-X von Tigo (ausgelegt für bis zu 700 W bzw. 800 W) bieten diese gefragten Funktionen und sind gleichzeitig für Hochleistungs-Solarmodule geeignet.
Widersprüche zum Ausschnitt Stans
Clipping ist bei Hausbesitzern und Installateuren ein heißes Thema, auch weil der flache obere Teil der Produktionskurve so auffällig ist. Ein kurzer Blick in ein Solarforum zeigt schnell besorgte Hausbesitzer, die Clipping-Diagramme posten. Diese Beiträge werden in der Regel mit einer der folgenden Antworten beantwortet:
"Keine Sorge, das geht mit der Zeit wieder runter "
Es stimmt zwar, dass der Clipping-Effekt bei Mikro-Wechselrichtern mit der Zeit wahrscheinlich abnehmen wird. Aber dieser Rückgang dürfte geringer ausfallen als in der Werbung angegeben. Viele Nutzer verweisen als Beleg darauf auf den technischen Bericht von Enphase zum Thema Clipping. Der Bericht geht jedoch von einer Leistungsminderung von 0,4 % nach dem ersten Jahr aus. REC-Module – die im EnergySage-Bericht für das erste Halbjahr 2024 den größten Anteil der Angebote ausmachten – sehen in ihrer Garantie eine garantierte Leistungsminderung von weniger als 0,25 % nach dem ersten Jahr vor. Die Garantie gewährleistet „bis zum Ende des 25. Jahres eine tatsächliche Leistung von mindestens 92 % der Nennleistung“. Ein Modul also garantiert immer noch 414 W oder mehr; das ist der maximale Leistungsabfall, nicht der durchschnittliche. Darüber hinaus erwähnt der Enphase-Schriftsatz keinen Leistungsabfall der maximalen Ausgangsleistung der Mikro-Wechselrichter, obwohl die Garantie für diese keine Leistungsgarantien enthält. Es wäre schwierig, ein elektronisches Gerät zu nennen, das täglichen Betriebszeiten und Temperaturwechseln ausgesetzt ist und über Jahrzehnte hinweg keine Leistungseinbußen erleidet.
"Es lohnt sich nicht, auf Mikro-Wechselrichter mit höherer Leistung aufzurüsten.
Dies ist eine vernünftige Aussage, wenn jemand Mikrowechselrichter mit Mikrowechselrichtern vergleicht; Mikrowechselrichter mit höherer Leistung sind teurer. Der eigentliche (und neutrale) Vergleich zur Vermeidung von Clipping sollte jedoch zwischen einem Mikro-Wechselrichter und einem String-Wechselrichter erfolgen.
"Es ist tatsächlich effizienter"
Diese Aussage bezieht sich in der Regel auf die Wirkungsgradkurven von Wechselrichtern, die zeigen, dass Wechselrichter effizienter arbeiten, wenn sie nahe an ihrer maximalen Leistung sind. Darüber hinaus haben Mikrowechselrichter mit höherer Leistung in der Regel eine höhere Startspannung. Die Aufrüstung auf einen Mikrowechselrichter mit höherer Leistung bedeutet daher, dass das System später "aufwacht" als ein Mikrowechselrichter mit geringerer Leistung, und dass ihm die lichtarmen Produktionsstunden entgehen würden. Dies ist in Abbildung 9 zu sehen.
Neben der Kostensteigerung, die mit der Aufrüstung auf einen Mikro-Wechselrichter mit höherer Leistung einhergeht, gibt es auch mögliche negative Auswirkungen auf den Wirkungsgrad und die Anzahl der Betriebsstunden. Dies ist ein echter Kompromiss, den es zu berücksichtigen gilt. Aber auch hier gilt, dass Mikrowechselrichter mit Mikrowechselrichtern verglichen werden. Ein Tigo-Stringwechselrichter hingegen beginnt mit der Produktion bei 80 V über alle Module in einem String, was bedeutet, dass die Produktion bereits dann beginnt, wenn nur ein String von Modulen am unteren Ende des Produktionsspektrums arbeitet - bei einem String von 8 Modulen mit jeweils nur 10 V.
"Auch String-Wechselrichter können ausfallen"
Dieses Thema wurde oben bereits behandelt; eine ausführliche Betrachtung finden Sie hier: Bonus: Clipping-Vergleich: MLPE . Optimierer
Schlussfolgerung
Mit steigender Modul steigen auch die Kosten für die Leistungsbegrenzung. Diese „Leistungsbegrenzungsgebühr“ kann über die gesamte Laufzeit eines Solarprojekts bis zu 10.724 US-Dollar betragen, lässt sich jedoch vermeiden. Wenn Batterien mit einem gleichstromgekoppelten Wechselrichter kombiniert werden, kann überschüssiger Solarstrom in die Batterie eingespeist werden, wodurch eine Leistungsbegrenzung gänzlich vermieden wird. Glücklicherweise setzen sich Batterien zunehmend durch.
Darüber hinaus bringen Batterien zusätzliche Verluste für Mikrowechselrichter mit sich, auf die wir im nächsten Kapitel - Umwandlungssteuer - eingehen werden : Die versteckten Kosten von AC-gekoppelten Batterien.
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Nachstehend finden Sie eine vollständige Liste der in dieser Reihe enthaltenen Kapitel (Links werden nach und nach hinzugefügt):
Nachstehend finden Sie eine vollständige Liste der in dieser Reihe enthaltenen Kapitel (Links werden nach und nach hinzugefügt):
- Zusammenfassung: Die wachsende Steuer auf Mikrowechselrichter
- Trendlinien: Wichtige Veränderungen in der Solarbranche
- Kürzungssteuer: Energie auf dem Tisch liegen lassen
- Umwandlungssteuer: Die versteckten Kosten von AC-gekoppelten Batterien
- Ausrüstungssteuer: Mehr Geräte, mehr Probleme
- Die Lösung heißt Gleichstrom: DC-Optimierer, DC-gekoppelte Batterien
- Bonus: Clipping-Showdown: Nicht alle DC:AC-Verhältnisse sind gleich
- Glossar der Begriffe
