MPP-Tracker: Was ist das und wie funktioniert er? | Klimaworld

MPP-Tracker: Funktion, Vorteile & Varianten

Zu jedem Zeitpunkt das Maximum aus seinem Setup herauszuholen, ist das erklärte Ziel aller Besitzer einer Photovoltaikanlage. Da die Sonne zwar viel Power liefert, gleichzeitig aber gewisse Schwankungen aufweist, ist es wichtig, dass die Anlage auf diese Schwankungen reagieren kann. Der MPP-Tracker garantiert diese Anpassungsfähigkeit. Wie genau er das macht und welche unterschiedlichen Methoden es dafür gibt, erklärt der Artikel näher.

> Was ist ein MPP-Tracker?
> Wie wird der Maximum Power Point (MPP) berechnet?
> Wie funktioniert ein MPP-Tracker?
> Wo in der PV-Anlage findet sich der MPP-Tracker?
> Gibt es unterschiedliche Arten des MPP-Trackings??
> Was sind 2-MPP- und 3-MPP-Tracker?
> Wie viele MPP-Tracker brauche ich?
> Können MPP-Tracker im Nachhinein integriert werden?
> Welcher MPP-Tracker ist der richtige für meine PV-Anlage?

Was ist ein MPP-Tracker?

Jeder Besitzer einer Photovoltaikanlage ist stets darauf aus, das absolute Leistungsmaximum aus seinem Setup herauszuholen. Um das zu erreichen, gibt es unterschiedliche Mittel und Wege. Einer der gängigsten ist ein sogenannter MPP-Tracker. Diese Geräte ermitteln permanent den Punkt der größten Leistung und helfen damit, die Anlage so konstant wie möglich auf einem hohen Wirkungsgrad arbeiten zu lassen. Die Abkürzung MPP steht dabei für „Maximum Power Point“ – also eben den Punkt der größten Leistung.

Wie wird der Maximum Power Point (MPP) berechnet?

Solarmodule erreichen nur unter bestimmten Bedingungen ihre maximale Leistung. Ausschlaggebende Faktoren dafür sind die Stromstärke (I) und die Spannung (U) in der Solarzelle. Genauer gesagt geht es um das Verhältnis der beiden Größen. Diese zwei Werte werden herangezogen, um den MPP zu berechnen. Die entsprechende Formel sieht folgendermaßen aus:

Maximum Power Point = Stromstärke x Spannung

(MPP = I x U)

Die Stromstärke und die Spannung innerhalb der PV-Module schwanken ständig. Grund dafür sind die zahlreichen äußeren Umstände, mit der die Anlage zurechtkommen muss. Dazu zählen zum Beispiel:

Bewölkung

Verschattung

Temperaturschwankungen

Das Verhältnis der relevanten Größen untereinander ist dabei durchaus kompliziert. Kleines Beispiel: Starke Sonneneinstrahlung lässt die Stromstärke ansteigen. Gleichzeitig geht aber auch die Modultemperatur nach oben – was wiederum einen Abfall der Spannung in den Zellen mit sich bringt.

Die schwankenden Werte haben zur Folge, dass sich auch der MPP immer wieder verschiebt. Das kontinuierliche Tracking hat zum Ziel, die PV-Anlage unabhängig von den äußeren Gegebenheiten stets so nah wie möglich am Punkt ihrer maximalen Leistung arbeiten zu lassen. Das gelingt ihm durch die permanente Anpassung der wichtigsten Parameter und die immer wieder von vorne beginnende Überprüfung der erzielten Ergebnisse.

Wie funktioniert ein MPP-Tracker?

Wer sich näher mit einem MPP-Tracker beschäftigt, hat es mit einer kleinen elektrischen Einheit zu tun, die wie ein adaptiver Regler funktioniert. Durch die wiederholte Anpassung der Spannung im Solarmodul wird das Maximum aus der PV-Anlage herausgeholt. MPP-Tracker bestehen dabei grundsätzlich aus zwei (Haupt)Komponenten:

Microcontroller: Misst kontinuierlich Spannung und Stromstärke in den Solarzellen. Damit ermittelt er den jeweiligen MPP. Kann als Hardwarekomponente mit integrierter Software bezeichnet werden und steuert den Gleichspannungswandler.

Gleichspannungswandler: Für den Ausgleich der Schwankungen im Bereich der Stromstärke und der Spannung zuständig. Der Wandler passt seinen Widerstand so an, dass die Spannung in der Solarzelle auf einem möglichst konstanten Level bleibt. Durch die ständige Optimierung des Lastwiderstandes ist ein Arbeiten in unmittelbarer Nähe des Maximum Power Points garantiert. Ist im Vergleich zum Microcontroller ein reines Hardware-Element.

Wann der MPP-Tracker in Aktion tritt, hängt von den Sollwerten ab, die für die jeweilige Solarzelle festgelegt worden sind. Der Tracker gleicht den Ist-Zustand permanent mit dem Sollzustand ab und wird – falls nötig – selbsttätig aktiv.

Wo in der PV-Anlage findet sich der MPP-Tracker?

Um seine Aufgaben zur vollsten Zufriedenheit erledigen zu können, muss der MPP-Tracker an einem bestimmten Punkt in die Photovoltaikanlage integriert werden. Üblicherweise handelt es sich dabei um den PV-Wechselrichter. In diesem Bauteil ist auch der Tracker zu finden.

Andere Situation bei Inselanlagen!

Vorsicht, wer keine netzgekoppelte PV-Anlage besitzt, sondern eine Inselanlage, der findet den MPP-Tracker nicht im Wechselrichter. In so einem Fall übernimmt nämlich der Laderegler die Aufgabe des Trackers.

Gibt es unterschiedliche Arten des MPP-Trackings?

Tatsächlich gibt es unterschiedliche Verfahren für das Tracking des Maximum Power Points. Manche kommen dabei häufiger zum Einsatz, andere weniger oft:

Spannungserhöhungsverfahren: Der am häufigsten verwendete Ansatz. Der MPP-Tracker erhöht dabei schrittweise die Spannung in den betroffenen Solarmodulen. Ein Überschreiten des MPP führt zu einem Leistungsabfall, der Tracker reduziert die Spannung ebenfalls wieder schrittweise. Dieses Wechselspiel hat zur Folge, dass die Solarzelle ständig im Bereich des Maximum Power Points arbeitet.

Lastspannungsverfahren: Der Microcontroller verändert in kurzen Abständen die Spannung der Solarzellen und misst anschließend die erreichte Leistung. Ist diese höher als zuvor, erfolgt die Anpassung der Belastung der Zellen. Der Vorgang wird so lange wiederholt, bis die Leistung abnimmt. Ist dieser Punkt erreicht, passt der Microcontroller die Spannung in die entgegengesetzte Richtung an und tut das, bis er wieder einen Abfall registriert.

Schattenmanagement: Kommt dann zum Einsatz, wenn nicht nur ein einziges Modul, sondern mehrere, hintereinander geschaltete Solarmodule geregelt werden sollen. Das Schattenmanagement wird dabei zusätzlich zu den bereits vorgestellten Verfahren in das Tracking integriert. Auf diese Weise lässt sich der optimale MPP für alle Module ermitteln – ganz egal, ob die gerade die volle Ladung Sonne abbekommen oder im Dunkeln liegen. Eine teilweise Verschattung spielt damit keine Rolle mehr.

Was sind 2-MPP- und 3-MPP-Tracker?

Bei den bisher beschriebenen Geräten handelt es sich ausschließlich um sogenannte 1-MMP-Tracker. Diese können ausnahmslos immer nur einen einzigen Maximum Power Point ermitteln. Allerdings können bei häufiger Teilverschattung weitere – und vor allem günstigere – MPPs vorhanden sein. Ist das bei Ihnen der Fall, rentiert sich die Investition in einen 2-MPP- oder einen 3-MPP-Tracker garantiert. Diese können nämliche mehrere Maximum Power Points gleichzeitig ermitteln und so die Leistung noch weiter optimieren.

Wie viele MPP-Tracker brauche ich?

Die Anzahl der benötigten MPP-Tracker hängt von verschiedenen Faktoren ab, insbesondere von der Größe und Art der Solaranlage, den verwendeten Modulen und dem gewünschten Energieertrag. Pro String oder separatem Eingang wird in der Regel ein MPP-Tracker benötigt. Ein einzelner MPP-Tracker kann die Leistung eines oder mehrerer Solarmodule optimieren, jedoch ist die Anzahl auch davon abhängig, ob die Module in verschiedenen Ausrichtungen oder Neigungswinkeln montiert sind. In solchen Fällen benötigt man oft mehrere Tracker, um die maximale Leistung aus jeder Gruppe von Modulen zu erzielen. Für eine präzise Bestimmung ist es empfehlenswert, einen Fachmann zu konsultieren, der anhand der spezifischen Gegebenheiten die optimale Anzahl berechnen kann.

Können MPP-Tracker im Nachhinein integriert werden?

In den allermeisten Fällen ist es tatsächlich möglich, MPP-Tracker in eine bestehende Photovoltaikanlage zu integrieren. Besonders einfach funktioniert das, wenn der Wechselrichter bereits über die entsprechenden Erweiterungsoptionen oder Anschlüsse verfügt.

Wir raten trotzdem dazu, einen Fachmann zu engagieren, der sich vor Ort ein Bild von der Situation macht und den Tracker dann auch gleich einbaut. Nur so ist sichergestellt, dass der Bauteil optimal funktioniert und die bestmöglichen Ergebnisse liefert. Zudem bleiben bei einem fachmännischen Aufbau sämtliche Garantien und Gewährleistungen bestehen.

Welcher MPP-Tracker ist der richtige für meine PV-Anlage?

Wer den passenden MPP-Tracker für sein Photovoltaik-Setup finden möchte, der muss einige Faktoren beachten. Zu den wichtigsten zählen die Größe der PV-Anlage, die Anzahl der Solarmodule und das Ausmaß der gewünschten Leistungsoptimierung.

In einigen Bereichen sind dafür Berechnungen nötig, die einen Laien durchaus überfordern können. Deshalb empfehlen wir auch in dieser Situation die Zusammenarbeit mit einem Experten. Er weiß genau, mithilfe welcher Formeln er das passende Gerät für Sie, Ihre PV-Anlage und die spezielle Situation vor Ort (Stichwort: Verschattung) findet.

MPP-Tracker: Fazit

Trotz aller Schwierigkeiten, Bedenken und Hürden hält der PV-Boom unvermindert an. Zudem arbeitet die Industrie konstant daran, die Bilanz und die Effektivität ihrer Produkte weiter zu verbessern. MPP-Tracker sind nun keine Newcomer mehr auf dem Markt der grünen Energie. Das macht sie allerdings nicht weniger wichtig. Die praktischen Bauteile überwachen die Leistung einzelner Solarmodule und passen sie – falls nötig – an. So wird sichergestellt, dass die gesamte Anlage kontinuierlich ihr Maximum an Leistung abrufen kann. Die Tracker nehmen die Anpassungen absolut autonom vor und bieten dem PV-Anlagenbesitzer somit einen beachtlichen Komfort.