Überdimensionierte Balkon PV mit 600W

Also wenn du mit 540 bzw 750Wp je Himmelsrichtung an schlechten Tagen 100W bekommst. Dann ist das schon gut.

Die WP Angaben sind halt das wofür das p im Namen steht, peak. Bei Bewölkung sinkt der Ertrag leider rapide.

Der YC600 ist nicht für Deine weit über 1000Wp ausgelegt.
Wobei die Angaben da etwas diffus sind. Mal ist von max 750 Wp die Rede und andererseits von je String max 60V und 12A

Wäre mir persönlich zu heikel, trotz O/W Ausrichtung.

Das andere Thema hat schmue ja schon angesprochen. Im Winter wirst Du oftmals praktisch nahezu nichts bekommen.

Trotzdem wirst Du hoffentlich mehr als 0,3 Cent je kWh einsparen, auch wenn die Module etwas kleiner sind. 😉

Ich würde 2 nagelneue top 4xx Wp Module mit hohem Wirkungsgrad und gutem Schwachlichtverhalten nehmen, statt 4 alte 2xx oder 3xx Wp Module. Da sparst Du sogar noch und hast weniger Befestigungsaufwand.

Danke für den Hinweis mit den 0,3ct. So günstige ist mein Strom leider noch nicht.

Eigentlich sollte so ein Inverter doch bei seiner maximalen Leistung abregeln, oder nicht?

Unter dem folgenden Link ist dokumentiert, dass es geklappt hat. "Solarhurz" berichtet dort auf S.11, dass es sein Inverter ausgehalten hat.
https://www.photovoltaikforum.com/thread/118911-evt248-mit-265-w-modul-um-2-modul-erweitern/

Ich bin der Meinung, dass eigentlich nichts dagegensprechen sollte dies ebenfalls zu tun. Allerdings würde ich meine Entscheidung auch auf der Basis von Erfahrungswerten treffen, da mich ein Denkfehler leicht um 300 Euro bringen kann.

Mit folgender Überlegung mache ich mal den Versuch einer Erklärung:

Rein theoretisch stellt ein PV-Modul eine Stromquelle mit lastwiderstandabhängiger Spannung dar. Die Kennlinien findet man z.B. unter folgenden Link Kennlinie PV-Modul.

Wenn man nun PV-Module verbindet, kann man in Reihenschaltung die Kurven in Spannungsrichtung (nach rechts) aufaddieren, in Parallelschaltung in Stromrichtung (nach oben).
In einer Reihenschaltung, also als "String", steigt so die Spannung mit jedem Modul an, gleichzeitig steigt der Innenwiderstand der resultierenden Stromquelle mit der Anzahl der Module an, also N*R_i.
In einer Parallelschaltung steigt der Strom mit jedem Modul an, gleichzeitig sinkt der Innenwiderstand der resultierenden Stromquelle mit dem Kehrwert der Modulanzahl, also R_i/N.

In beiden Fällen sucht der MPPT Tracker den Punkt der Maximalleistung der Stromquelle. Dieser ist erreicht, wenn der Innenwiderstand der Stromquelle gleich dem Lastwiderstand des Inverters ist. Der Innenwiderstand des PV-Moduls sinkt übrigens mit einer steigenden Beleuchtungsstärke, so passt der MPPT ständig seinen eigenen Lastwiderstand an, um die maximal verfügbare Leistung aus dem Modul zu ziehen. Irgendwann ist der MPPT dann an seinem minimal einstellbaren Widerstand angekommen, der eigentlich über die Maximalstromspezifikation bestimmt sein sollte, also R_L_min_Inverter = MinimalSpannungInverter / MaximalStromInverter. Bleibt der minimale Widerstand des Inverters nun konstant, und der des Moduls sinkt weiter, da die Beleuchtungsstärke größer wird, ändert sich das Verhältnis von Innenwiderstand zu Lastwiderstand so, dass die Spannung am Modul ansteigt und der Strom des Moduls sinkt. Es findet dann kein Maximum Power Point Tracking mehr statt, sondern eine rein elektrische Stromregelung durch die Widerstände von Modul und Inverter. Vermutlich bleit der Strom durch den Inverter konstant, oder er sinkt mit fallenden Modulinnenwiderstand. Dadurch würde sogar die Leistung sinken, obwohl die Beleuchtung ansteigt.
Ist jedoch der Inverter falsch dimensioniert und verfügt nicht über eine Begrenzung des Innenwiderstands, brennt im Inverter etwas durch, dann wäre er tatsächlich kaputt ...

Somit müsste ich eigentlich die Frage stellen, welche Sicherheitsmechanismen der Inverter gegen zu große DC Ströme integriert hat.

... Scheint also doch nicht so einfach zu gehen

Der Inverter mit MPPT Tracker folgt scheinbar einer Architektur wie der folgenden:

Inverter mit DC-DC Converter

Vermutlich wird mit dem DC-DC Wandler erst ein bekanntes Spannungsniveau hergestellt, das dann als Basis für die Funktion des Inverters dient.

Die Eingangsimpedanz des DC-DC Wandlers ist in diesem Paper analysiert: Eingangsimpedanz DC-DC Wandler

Leider ist mir noch nicht so ganz klar geworden, wie diese Analysen mit der Überdimensionierung einer PV-Anlage im Vergleich zur Inverterleistung zusammenhängt.

Unter dem folgenden Link ist dokumentiert, dass es geklappt hat. "Solarhurz" berichtet dort auf S.11, dass es sein Inverter ausgehalten hat.
https://www.photovoltaikforum.com/thread/118911-evt248-mit-265-w-modul-um-2-modul-erweitern/

ich hab den Thread nur mal überflogen, aber zumindest auf der von Dir verlinkten Seite 11 steht ja nicht,
a) wieviel Leistung er angeklemmt hat und
b) wieviel Leistung tatsächlich vom Dach käme, also ob der WR überhaupt ins ABregeln kommen würde.

Ich kann Dir zwei Beispiele mit Überbelegung aus eigener Erfahrung benennen:

Beispiel 1:
3 Module parallel mit zus. 690Wp hängen bei mir am GMI 300, der für 300W ausgelegt ist.
Klappt problemlos, aber hauptsächlich deswegen, weil durch die Ausrichtung kaum mehr als 300W ankommen. Wieviel weiß ich nicht genau, nur dass er am Tag etwa eine Stunde auf Anschlag 300W läuft und daher gehe ich davon aus, dass da in der Spitze rund 350W runterkommen. Viel mehr würde ich dem günstigen Chianateil auch nicht zumuten wollen.

Beispiel 2:
Ich hab auch einen SUn GTIL2 2000W mit 1.800W Dauerleistung. Da hängen 3kWp dran, die auch über mehrere Stunden zwischn 2,5 und 3,0kW liefern. Der WR limitiert dann auf fixe 1.800W während die Lüfter mächtig rödeln, der läuft also regelmäßig am Limit. Aber: der GTIL2 ist auch ein WR mit Limiter-Regelung und da gehe ich mal davon aus, dass der auch eine echte Schaltung zur Begrenzung der Leistung hat.
Bei den gängigen Modulwechselrichtern bin ich mir da nicht so sicher, da würde ich vorher immer irgendwie versuchen zu messen, wieviel PV-Leistung maximal vom Dach kommt und dann entsprechend nur mäßig überbelegen.

Die meisten WR-Hersteller geben auch an, wieviel Überbelegung erlaubt ist. Das bezieht sich dann halt immer auf effektive Leistung bei einer Ausrichtung, und bei einer Ost-West-Belegung musst Du dann eben doch wieder messen.

Habe eben noch eine interessante Übersicht zur Modulleistung gefunden. Mal sehen, ob ich die in die Überlegungen einbeziehen kann. Meine geplante Anlage soll nämlich eine Ost-West Anlage werden. D.h. die Modulauslastung wird zu maximalen Helligkeitszeiten tatsächlich ohnehin um einen Faktor degeneriert sein.

https://forum.drbacke.de/download/file.php?id=1330&mode=view

Des weiteren habe ich festgestellt, dass der PV-Ertragsrechner pvsol eine Überauslastung auf bis zu 410Wp erlaubt.

Daraus folgere ich:

Bei Ost-West mit 10° Neigung sind die Module nur bei 86% ihrer Leistung.
Aufgrund der Überdimensionierung kann man mit einem Faktor von 300/410 rechnen, was 0,73 entspricht.

Das Produkt daraus ist 0,62. Somit kann die 1,6 fache Modulleistung angeschlossen werden. Bei einer Nominalleistung von 300Wp wären das 480Wp.

Zur Klärung habe ich auch mal beim Hersteller angefragt.

Die Antwort von APSystems ist nun da. Man muss tatsächlich darauf achten, dass der Kurzschlussstrom nicht überschritten wird und natürlich auf die maximale DC Spannung nicht überschritten wird. Zur Dimensionierung gibt es da sogar ein Tool von APSystems.

... Warum aber auf die Begrenzung des Kurzschlussstroms achten? Nun, dies liegt, wie ich verstanden habe an der Systemarchitektur der Micro-Inverter. Im ersten Verarbeitungsschritt heben diese mittels eines Hochsetzstellers die Spannung des PV-Moduls auf das Niveau der Netzspannung. Danach wird mittels einer H-Brücke und einigen Filtern der Netzsinus erzeugt.

Das Problem beim Überdimensionieren der PV-Module liegt nun darin, dass der Hochsetzsteller aktiv, mittels eines MOSFETs oder IGBT, einen Kurzschluss erzeugt, um diesen dann gleich wieder abzuschalten. Dadurch wird in einer Spule ein großes Magnetfeld induziert, das sich beim Abschalten abbauen muss, da jedoch der MOSFET sperrt, geht das nicht mehr so schnell und es entsteht eine hohe Spannung. Soweit zur Theorie.

Wenn die PV-Module aber einen zu großen Kurzschlussstrom liefern können, wird in den elektrischen Bauteilen des Hochsetzstellers der Strom zu groß und ein Defekt ist wahrscheinlich. Dagegen gibt es meiner Meinung nach auch keine Methode zur Strombegrenzung außer das PV-Modul hat durch seine internen Verluste einen Kurzschlussstrom der zur Inverterspec passt.

Die elektrische Architektur ist übrigens z.B. im folgenden Datenblatt zu sehen: SMA-Elektrische-Architektur

Deshalb gibt es beim überdimensionieren nur die Option, die Inverterspec einzuhalten.

Allerdings macht das Überdimensionieren zu Zeiten schlechter Beleuchtungsverhältnisse tatsächlich Sinn und ist auch kein Problem für den Inverter, da der Kurzschlussstrom pro Modul wesentlich geringer ist. Bedeutet, doppelte Fläche = doppelter Ertrag in den dunkleren Jahreszeiten. Bei einem leistungslimitieren Kraftwerk, das z.B. die 600W Grenze einhalten muss also eine super Idee.

Einziges Problem noch, wie man den Inverter vor der Überlastung im Sommer schützt.

Ideen?

danke für die Erklärung.

Einziges Problem noch, wie man den Inverter vor der Überlastung im Sommer schützt.

Ideen?

die Hälfte der Module parallel zur anderen Hälfte anklemmen und beide Strings dann einzeln absichern. So kannst Du im Sommer nur einen String mit zwei Modulen aktivieren, und dann im Winter die anderen beiden dazuschalten. Oder 3 + 1, 4 + 2 etc.pp.
Alternative (die allerdings auf Kosten der Effizienz geht): einen Stepdown-Wandler mit ausgangsseitiger Strombegrenzung zwischen PV-Modulen und WR schalten.
Alternative 2: stärkerer WR oder einen zweiten WR

Ich vermute mal, dass Du 1.400Wp sowieso nicht ohne weiteres als Balkonkraftwerk genehmigt bekommst, sodass Du Dich mit 4 Modulen eh im rechtlichen Graubereich bewegst. Und falls Du das dann trotzdem durchziehen magst dann spricht auch nichts gegen einen zweiten Wechselrichter.
Eine Anlage regelkonform anschließen und anmelden, ggf. dann eine weitere "einfach so" nachrüsten.
Mit zwei WR kannst Du auch problemlos zwei Ausrichtungen bedienen

Hi Stefan,

die Idee mit dem manuellen Schalten finde ich super, das ist günstig und einfach umzusetzen. Mir würde nur die Erfahrung fehlen, wann der korrekte Zeitpunkt ist, da schließlich nur einmal zu viel Sonne den Inverter überlasten wird. Vielleicht ist es auch eine Frage der PV-Modul-Dimensionierung. Könntest du mir für die anderen Lösungen bitte mal ein mögliches Produkt nennen, ich kann mir da noch nicht so richtig vorstellen, wie das gehen soll.

Kennst du bezüglich dem 600W-Grenze die Rechtsvorschrift? Nach meinem Wissen bezieht sich die Begrenzung auf die Einspeiseleistung des Inverters. Aber im Netz findet man da viel Halbwissen.

Das Sicherste was ich gefunden habe, ist dass es eine EU-Verordnung gibt und eine VDE-AR-N 4105: 2017-07 Norm.

Die ÉU-Rechtsverordnung spricht nur von einer Maximalkapazität bis 800W
EU-Rechtsverordnung: EU-Verordnung

Zitat: 16. „Maximalkapazität“ oder „Pmax“ bezeichnet die maximale kontinuierliche Wirkleistung, die eine Stromerzeugungsanlage erzeugen kann, abzüglich des ausschließlich auf den Betrieb dieser Stromerzeugungsanlage zurückzuführenden, nicht in das Netz eingespeisten Anteils, und die im Netzanschlussvertrag festgelegt oder zwischen dem relevanten Netzbetreiber und dem Eigentümer der Gesamteinrichtung zur Stromerzeugung vereinbart ist;

Daneben gibts noch §5, der die 800W als nicht relevant bezeichnet.

Die Maximalkapazität ist aus technischer Sicht doch immer das Minimum aus:
- Leistungsgrenze des PV-Inverters
- Watt-Peak der Solarmodule * Wandereffizienz * Alterungsverlust

Eine Erzeugungsanlage sind die PV-Module mit dem Inverter, der an seinem 230V AC Port die Schnittstelle zum Netz hat.

Wenn ich jetzt z.B. einen APSystems YC600 an der Leistungsgrenze von 440Wp pro Eingang betreibe, also zusammen 880Wp ist mein PV-System noch immer eine 600W Kleinanlage, da der Inverter gar nicht mehr Leistung liefern kann.

... ich führe den PV-Strom übrigens über meine 22kw Wallboxzuleitung ab ... dazu gibts in der Garage einen Verteilerkasten, der die Stromkreise für die Wallboxen herstellt und damit die VDE... erfüllt. Das ganze inkl. der Einspeisedose nimmt der Elektriker in Betrieb und ab....

Das schalten und basteln an den 34V der PV-Module ist glücklicherweise im Bereich der Schutzkleinspannung.... Somit auch ohne Elektrofachkraft machbar, was ist meiner Auffassung nach sogar bin.

Polystrings : Polystrings scheinbar eine interessante Methode zur Auslegung bei Parallelverschaltung.

Moin Tobias,

ich hab den Eindruch du gehst das ganze Thema zu theoretisch an.
Klar sollte man die Grundlagen verstehen aber gerade Erträge von PV Anlagen sind von sovielen Faktoren abhängig das man das vorher nahezuunmöglich alles kalkulieren und planen kann.
Ich würde einfach mal mit 2 Modulen starten und sehen wie weit ich komme. Nachlegen kann man ja immer noch.

Edit fragt wie die Leistung einer Balkonsolaranlage eigentlich definiert ist. Ist es die Installierte Modulleistung oder die installierte WR Leistung?

Soweit ich das eben überflogen habe, beschreibt die VDE-AR-N 4105: 2017-07 nur, dass für steckerfertige Erzeugungsanlagen (Abschnitt 5.3), die über eine Einspeisesteckdose angeschlossen werden, die Abnahme durch einen Elektriker entfallen kann, wenn die maximale Scheinleistung S_Amax < 600VA ist. Die maximale Scheinleistung ist definiert als der Maximalwert gemessen über eine Zeit von 10min.

Damit schussfolgere ich:
1) Wenn durch eine Elektrofachkraft, oder ggf. sogar nur durch eine elektrotechnisch unterwiesene Person eine Einspeisesteckdose gesetzt wurde darf eine Erzeugungsanlage angeschlossen werden.
2) Die maximale Scheinleistung der individuellen Erzeugungsanlage ist über einen Messzeitraum von 10 min zu ermitteln. Solange die Leistung kleiner 600VA ist, darf sie ohne Elektriker und Abnahmeprotokoll angeschlossen werden.
3) Die individuelle Scheinleistung einer Erzeugungsanlage hängt von ihren individuelle Eigenschaften ab. Der Rückschluss, um den tatsächlichen Anschlusswert zu ermitteln kann nicht von Komponentenspezifikationen auf die tatsächliche Scheinleistung geschlossen werden.

Vielmehr ist für die Ermittlung der Scheinleistung in Betracht zu ziehen.

1) die Beleuchtungsleistung --> eine Nordanlage bekommt z.B. kaum Licht ab
2) die kWp Leistung der Module
3) die eingestellte Grenzleistung des Inverters

Bezogen auf den Plan der Überdimensionierung eines Balkonkraftwerks darf dies ohne bedenken gemacht werden, solange sichergestellt ist, dass die in die Energiesteckdose einspeisende Erzeugungsanalge weniger als 600VA Scheinleistung lieft.

Neben diesen normativen Beschränkungen gibt es ggf. noch Regeln des Energienetzbetreibes zu berücksichtigen.

Gibt es andere Meinungen zu dieser Sichtweise?

Zu dieser Schlussfolgerung komme ich auch. Folglich kann man auch 4kwp auf dem Dach haben, solange man nur max 600VA einspeist.