Einkauf I Wechselrichtertest

Von der Traufe in den Regen Der Effekta ES5000 fiel im PHOTON-Test zunächst glatt durch. Eine erneute

Messung mit der neuen, seit Mai verfügbaren Betriebssoftware brachte zwar erheblich bessere, aber immer noch keine berauschenden Resultate.

N ur vie r Modelle umfasst das aktu­elle Wcchselrkhterprogramm der

Effekta Regeltechnik GmbH mit Sitz in Rottweil. Das leistungsstärkste davon, der ES5000 mit 4,6 Kilowatt Oe·Nenn­leistung, wurde dem PHOTON-Testlabor im Rahmen e iner Testvereinbarung im Januar 201 I zu r Verfügung gestellt. Her­steller der Hardware ist die taiwanesische Firma Able rex F.Jectronics Corp. l.td., die Soft ware wurde von Effekta angepasst.

Diese Aufgabe ist nicht eben opt imal gelöst worden: Die PHOTON-Messungen z.eitigten miserable Resultate, was vor al­lem an einem schlicht indiskutablen MPP­Tracking.verhalten lag. Dieses wurde nun gründlich übera rbeitet, seit Mai gibt es die neue Firmware·Version PV00113L Zwar kann der Effekta auch jetzt noch

o Für Querleser

42

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nicht mit den guten Ve rtretern se iner Zunft mithalten (und mit den sehr guten schon gar nicht), aber eine zweite Mess· reihe auf aktuellem Stand erbrachte doch deutlich bessere Resuttate . Diese Version entspricht dem aktuellen Auslieferzu­stand des ES5000 und kann laut Auskunft des Herstellers auch in alle älteren Gerä­te installiert werden - was den betroffe­nen Anlagenbetreibern auch dringend zu empfehlen ist. Alle Geräte mit Liefcrda­turn ab August 2011 sind zudem konform mit der neuen Niederspannungsrichtlinie (VDE·AR-N 4105:2010·07).

Aufbau

Der ES5000 ist der leistungsstärkste ei­ner Reihe von vier einphasig arbeitenden, trafolosen String-Wechselrichtern mit AC­Nennleistungen von 2 .000 bis 4.600 Watt. Diebeiden größeren Geräte, der ES5000 so­wie der ES4200, haben zwei MPP·Tracker,

Der Aufbau des Testkandidalen ist kompakt, wegen der Kabelführung a ller­dings unübersichtlich, obwohl alle Kom­ponenten in einer Ebene liegen . Auffal­lend ist die großzügige Verwendung von weißem Kleber zur Befestigung massebe­hafteter Bauteile.

Der Leistungstei I befindet sich auf einer großen Leiterkarte, die mittig 1m Gehäu­se platziert ist. Senkrecht darauf montiert sind die Steuerungsteiterkarte, das Hilfs­spannungsnetzteil und die Ableitstrom· messung, Im oberen Teil des Gehäuses befinden sich zwei Speicherdrosseln für die beiden als unabhängige MPP~Tracker arbeitenden Hochsetzsteller sowie zwei SinusUlterdrosseln im Ne tzausgang. Diese Drosseln sind, ebenso wie die Leistungs­teiJIeiterkarte, durch einen Ausschnitt im Boden des umgebenden Stahlblechgehäu­ses auf einem als Montageplattform fun­gierenden Kühlkörper montiert. Die Netz· titterleite rkarte befindet sich eine Ebene tiefer rechts neben dem Kühlkörper. Im Verlauf der internen DC· und AC-Leitun· gen sind weitere Ringkerne teilweise ftie­gend als Leitungsstörfilter angebracht .

Das Gehäuse besteht aus einem Stahl· blechrahmen mit demeingelassenen Kühl· körper, einer inneren Gehäuseabdeckung und einem weiteren Deckel, der das Design des Wechselrichters bestimmt. Der ES5000 genügt der Schutza rt Ir 65 (geSChützt ge­gen Zugang mit einem Draht und staub­dicht sowie geschützt gegen Strahtwasser aus beliebigem Winket) und kann somit auch im Freien aufgestellt werden. Das LCD.Display wird von der an dieser Stelte durchbrochenen inneren Abdeckung ge­tragen; der äußere Gehäusedeckel hat ein entsprechend platziertes Sichtfenster,

Der Gerätezustand wird durch das Display sowie drei LEDs vermittelt. Stan­dardrnäßig ist eine RS232·Schnitistelle installiert . Zudem kann der Wechsel · richter op tional mit einer USB· und ei­ner RS485-Schnitt stelle sowie Relaiskon · takten bestellt werden .

Für die Sicherheit sorgt eine selbsttä­tige Freischaltstetle, die das Netz auf kor­rekte Spannungs- und Frequen zverhält­nisse überprüft. Des Weiteren findet eine Isolationsprüfung auf der OC-Seite und eine Überprüfung des Ableitstroms auf der AC·Seile statt.

Die eingesetzten Elektrolytkondensa­toren im Leistungste il und auch in der Steueretektronik gehören der Tempera­turklasse 105 Grad Celsius an und sind damit , bezogen auf die Umgebungstem­peratur, gut ausgeleg t .

Die Anschlüsse für den Solargenerator - zwei Paar für String A und ein Paar für String B - werden durch MC4·Steckver­binder der Multi Contact AG in das Ge· häuse geführt. Der Netzanschluss erfolgt durch Verschraubung auf sehr preisgüns­tigen Lüsterklemmen. Das Gerät besitzt keinen internen OC-Trenner.

Handhabung

Der Wechselrichter kommt, urngeben von Styroporhalbschalen und in eine Fo­lie gewickelt, gut verpackt und geSChützt in einer Holzk iste beim Anwender an . Die Montage an der Wand erfOlgt mit-

PHOTON Profi Oklobe!- 2011

Benolung bei aller Belriebssoftware

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mangelhaft '1.7 'I't fiillTIIttIere EinstJlhlOflIl 1III2Dll

ausreichend 9U '" rür hohe EJn$frl tllußII HI/2011

hilfe einer Halterung. Mit 29 Kilogramm ist der E55000 für diese Leistungsklasse kein Leichtgewicht.

Sohald der Solargenerator richtig aus­gelegt und ein externer DC-Freischalter an gedockt ist, kann das Gerät an den Start. Circa 46 Sekunden benötigt es für verschiedene Tests, dann geht es ans Netz und beginnt mit der Arbeit.

Das Display hat (>ine gelbe Hinter­lelichtung und ist gut ablesbar. Als Be­dien sprachen sind Deutsch, Spanisch, Italienisch, Französisch, Portugiesisch, Englisch, Tschechisch, Griechisch und Niederländisch einstellbar. Mithilfe von vier Tasten kann durch das Menü navi· giert werden. Neben diversen Status- und Fehlermeldungen werden die wichtigsten Istwerte angezeigt, darunter Höhe und Frequenz der Ausgaogsspannung, Aus­gangsstrom, momentane und gesamte Einspei seleist u og sow ie Span nu ng, Strom und Ausgangsleistung der beiden Genera­tor-Strings . Außerdem sind auch Innen­und Küh lkörpertemperatur abrufbar.

Bedienungsanleitung

Dem Gerät ist eine umfangreiche deutschsprachige Betriebsanleitung beige­legt, die neben allgemeinen Erläuterungen auf Montage, Anschluss, Betriebsverhalten sowie die verschiedenen Anzeigen und Störmeldungen eingeht und einige Block­schaitbilder von Anlagenkonfigurationen enthält. Das auch In englischer, fran zös i­scher, niederländischer, spanischer, tsche­chischer und italienischer Sprache verfüg­bare Dokument kann von der Website des Herstellers heruntergeladen werden.

PHOTON PtotI Oklobef 2011

Benotung bei neuer Belriebssoftware

befriedigend lomll

befriedigend S4J ,. fiir hohe Einstrlhlung lW2Qll

Schahungsaufbau

OerWechselrichterfolgteinemzweistu­figen Konzept ohne Trenntransformator. Das Gerät besitzt zwei unabhängige MPP­Tracker, die beiden DC-Eingänge sind aber nur symmetriSCh belastbar. Zunächst ge­langt die Energie des Solargenerators über einen Funkentstörfilter zur ersten Stufe, den beiden Oe/ Oe-Wandlern (Hochsetz­steIler) der MPP-Tracker, die die Eingangs­spannung heraufsetzen und einen Span­nungszwiscllenkreis speisen. An diesem ist die ß4-Ausgangsbrücke angeschlossen. Sie zerhackt die Eingangsgleichspannung in pulsweitenmodulierte rechteckförmige Spannungsblöcke. Der nachfolgende Filter glättet diese Spannungsblöcke ZUr sinus­förmigen Spannung mit der NetZfrequenz von 50 Hertz. Durch die Verwendung der Hochsetzsteller ergibt sich ein Oe-Span­nungsbereich von 120 bis 500 Volt . Die Spannungshöhe im Zwischenkreis ist 50

gewählt, dass der Wechselrichter immer ins Netz einspeisen kann.

Die nachfolgende selbsttätige Schalt­stelle trennt den Wechselrichter vom Netz, sobald Netzspannung und Netz­frequenz von vorgegebenen Grenzwer­ten abweichen oder ein FehJerstrom auf der Gleichspannungs- oder der Netzsei­te auftritt. Eventuelle Funkslörungen fil­tert ein d irekt vor den Netzk lemmen an­geordneter Ausgangsfil ter.

Messungen

Alle nachfolgenden Messungen be­ziehen sich auf eine Netzspannung von

weiter a/lf SeHt' 46

.. , -

.. In die Breite: Der Effekte-Wechselrichter ist einlagig aufgebaut. allerdings sind einige Bau­teile zwecks Platzersparnis senkrecht auf di e große leistungsteilleiterkarte montiert. Die ohne lüfter arbeitende Konvektionskühlung wird der Wänneentwicklung nicht überall Herr. es treten Temperatu ren bis zu 96.1 Grad Celsius aul.

43

Einkauf I Wechselrichtertest

Messdiagramme mit alter Software

Umwandlungswirkungs­grad

.. Die reine Umwandlung klappt auch mit der al· len Firmware größtenteils passabel. allerdings sacken die Werte im Bereich unterhalb von un­gefähr 15 Prozent der Nennleistung kräftig ab

x MPPT-Anpassungs­wirkungsgrad

.. MPP-Tracking als Ratespiel: Die alte Effekta­Software hat in weiten Teilen des Arbeitsbe­reichs offenbar nur eine sehr vage Vorstellung davon. wo sich der Punkt der maximalen leis­tung befindet und irn diesem entsprechend ziel­los hinterner

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= Gesamtwirkungsgrad

.. Das Resultat Aus dem noch recht annehmba­ren Verlauf des Umwandlungswirkungsgrades wird durch schlechtes MPP-Tracking ein fli­ckenteppich; der Gesamtwirkungsgrad fällt im oberen MPP-Spannungsbereich stellenweise auf 80 Prozent

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44

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PHOTON Profi Okto!>tf 1011

Messdiagramme mit neuer Software

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PHOTON Profi Oktober 2011

Umwandlungswirkungs­grad

<111 Die neue Firmware hat am Verlauf des Um­

wandlungswirkungsgrades wenig geändert, aber auch hier für Verbesserungen gesorgt. So wird der Höchstwert von 96 Prozent nun auf ei­nem kleinen Plateau gehalten.

x MPPT-Anpassungs­wirkungsgrad

~ Der entscheidende Unterschied liegt im MPP­Tracking: Von der Spitze der Zunft - die sich an dieser Stelle mit lückenlos ziegelroten Diagram­men schmückt - ist der ES5000 immer noch weit entfernt, aber im Vergleich zur alten Firmware ist ein gewalliger Fortschritt gelungen

= Gesamtwirkungsgrad

... Dies macht sich dann auch beim Gesamt­wirkungsgrad bemerkbar: Sein Verlauf ähnell demjenigen des Umwandlungswirkungsgrades nicht so, wie er sollle, aber der obere MPP­Spannungsbereich ist kein Krisengebiel meh r

45

Einkauf I Wechselrichtertest

Messdiagramme mit alter Software

Gewichteter Umwandlungswirkungsgrad

~ Der Grafik zum Europäischen und Kaliforni­

schen Wirkungsgrad sieht man das schlechte

MPP-Tracking des ES5000 nicht unbedingt an;

allerdings sind die erreichten Werte anderthalb bis zwei Prozentpunkte von denen entfernt, die

Wechselrichter mit gutem oder sehr gutem PHO­

TON-Wirkungsgrad erreichen

Gesamtwirkungsgrad bei unterschiedlichen Spannungen

'" Eine Betrachtung der Wirkungsgradverläufe bei unterschiedlichen Spannungen verdeutlicht das Problem des ES5000: Im unteren leistungs­bereich gehen alle Verläufe viel zu weit in den Keller. und alle halten auch ihr Niveau nicht konstant genug; die Kurve bei 371 Volt MPp· Spannung aber zeigt auf dramatische Weise,

wie viel Ertrag verschenkt wird

FortsetwlIS von Seite 43 230 Volt . Die maximale OC-Spannung des E55000 beträg t 500 Volt , die DC· Nennleis tung ist mit zweimal 2.300 Watt au sgewiesen : Die bei de n laut Be­tr iebsanleitung symmetri sch zu belas­tenden MPP-Tracker dürfen um maximal

46

ra www.jurawatt.de 09181/5095 30

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% Nennleistung (PMPP)

jeweils zehn Prozent überlastet werden. Für MPP-Spannungen oberhalb von

400 Volt musste be i de n Messungen die Leerlau fspannung des Simulators begrenzt werden. da diese bei einem Ke nnlinienfülJ ­faktor von 75 Prozent be reits die maximale DC-Spannung des E55000 überste ig t.

Dieersten Messungen wu rden im An ­lieferungszustand, also noch mit der al­ten Firmware durchgeführt, Nach einer Verbesserung des MPP-Tracking-Verhal­tens mit der neuen Firmware PVOOl13L erfolg te e in zwe iter Durchgang der Wir­kungsgradmessungen. Beide sind hier dokumentiert.

Auffinden des MPP: Zu Beginn der Mes­sung waren d ie OC-Seite sowie die AC­Seite ausgescha ltet. Bei ei ner vorgege­benen Kennlin ie mit Nennleis tung und

einer MPP-Spannung von 292 Volt ver­gingen nach Ablauf der zum Aufschalten au f das Ne tz nö tigen 46 Sekunden wei­tere 51 Sekunde n, bis beide MPP-Tracker den MPP erreicht hatten , Beim Wech se l von 292 Volt nach 276 Volt benötigt Tra ­der 1 circa 40 Sekunde n, der Wech sel in den näch sthöheren MPP-Bereich von 308 Volt daue rt 15 Sekunden . Tracker 2 benötig t für den Wechsel von 292 Volt nach 276 Volt 26 Sekunden und zum Wechsel nach 308 Volt 30 Sekunden,

MPP-Bereich: Der MPP-Be reich reicht von 150 bis 450 Volt und e ntsprich t dem eines Weitbe reich-Wech selri chters. Die maximale MPP-Spannung von 450 Volt liegt bei heut ige n Füllfaktoren zu nah an der max im alen Eingangsspannung von 500 Volt.

PHOTON Profi Oktobt'f 20 11

Messdiagramme mit neuer Software

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% Nennleistung (PMPP)

PHOTON Prol! Oktober 20 11

Gewichteter Umwandlungswirkungsgrad

.ce Mit der neuen Firmware verschieben sich die

Kurven der gewichteten Wirkungsgrade nur ge­ringfügig, die Werte sind etwas gestiegen; die tatsächliche Qualität eines Wechselrichters ist

hieran aber kaum ablesbar

Gesamtwirkungsgrad bei unterschiedlichen Spannungen

.. Mit der neuen Firmware weisen die Gesamt­

wirkungsgradverläufe bei unterschiedlichen Spannungen immer noch Schwächen auf. insbe­

sondere der zu weit unten liegende Beginn kos­tet Punkte. Doch die Form der Kurven entspricht

nun dem, was man von einem Solarwechsel ­richter gewohnt ist.

Genauigkeit der Wechselrichteranzeige

.. Die leistungsmessung und -anzeige des ES5000 ist unbrauchbar, weil über nahezu den

gesamten Bereich 3 bis 4.5 Prozent von der

Wahrheit entfernt

47

Einkauf I Wechselrichtertest

Kommentar des Herstellers

Der EHekta ES5000 ist zur Verwendung mit Dünnschichtmodulen geeignet, wenn diese vom jeweiligen Modulhersteller für diesen trafolasen Wechselrichter freigegeben smd. Ab Juli 2011 werden wir den MPP·Spannungsbereich auf 150 bis 400 Volt oe begrenzen (Anm d. Red. . Anfang September 2011 wiesen sowohl Prospekt als auch die Bedienungsanleitung auf der Effekta­Homepage noch einen MPP-Bereich von 150 bis 450 Volt aus). Ab dem 11 . Mai 2011 ist das Firmware-Release PV00113L auf unserer Horne­page Im Bereich Solar als Download verlügbar. Um den aktuellen Stand gemäß PHOTON-Test zu erreichen, muss auf die Inverter das Update PV00113l oder höher aufgespielt werden. Alle ab Mai 2011 ausgelieferten Geräte werden mit der Firmware PVOO113l oder höher ausgeliefert.

Umwandlungswirkungsgrad: Der ES5000 ka nn im MPP.Spa n nungsbereich von 150 bis 450 Volt mit 105 Prozent seiner Nennleistung arbeiten. Deshalb konnte für diesen Bereich der Wirkungsgrad er· mittelt werden.

In den Diagrammen markiert eine Schraffur von links unten nach rechts oben den Bereich ab knapp 400 Volt, in dem es wegen des zu geringen Abstands der maximalen MPP-Spannung zur ma­ximalen DC-Spannung Einschränkun­gen beim Einsatz von kristallinen Mo­du len gibt. Mit Dünnsch ichtmodulen, die für d iesen trafo losen Wechse lrichter allerdings ohnehin nur eingeschränkt verwendbar sind, reicht die Problemzo­ne (mit entgegengesetzter Schraffur) bis ungefäh r 370 Volt herunter.

Alte Firmware: Der Bereich des maxi­ma len Wirkungsgrades bildet im Dia­gramm ein großes Plateau. Bei 55 Pro­zent de r Nen nleistung und 355 Volt MPP-Spannung ist das Maximum von 96,0 Prozent erreicht. Die Hersteller­angabe »größer als 96 Prozent. für den maxima len Wirkungsg rad wurde somit knapp verfehlt.

Zu großen MPP-Spannungen h in nimmt der maximale Umwand lungswir-

Jura www.jurawatt .de Die Sonne der Bayem

48

kungsgrad um circa 0,3 Prozentpunkte ab, zu kleinen um circa 1,2 Prozentpunk~ te. Ab ungefäh r 15 Prozen t de r Nenn leis­tung fällt er allerd ings drastisch um 11 bis 18 Prozentpunkte. Es stellte sich bei Nenn leistung ein Leistungsfaktor cos cp von circa eins ein.

Neue Firmware PV00113L: Die Messwerte mit der neuen Firmware sind etwas bes· ser. Das Wirkungsgradmaximum beträgt indes immer noch 96,0 Prozent, wurde nun aber in ei nem kleinen Plateau um 60 Prozent der Nennleis tung und 371 Volt MPP-Spannung erreicht. Zu hohen MPP-Spannungen nimmt der maxima­le Umwandlungswirkungsgrad um cir­ca 0,4 Prozentpunkte ab, zu kleinen um circa 1,3 Prozentpunkte. Der Wirkungs­gradabfaII bei kleinen Leistungen unte r 15 Prozent de r Nenn leist ung beträgt nun 10 bis 15 Prozentpunkte. Nach wie vor stellte sich bei Nennleis tung ein Leis~ tungsfakto r cos <p von circa eins ein.

Gewic hleter Umwandlungswirkungsgrad; alte Firmware: Der Europäische Wirkungs­grad ist maximal im Bereich von 324 Volt MPP~Spannung und erfüllt mit 94,8 Pro­zent d ie Herstellerangabe »größer als 94 Prozent .. recht großzügig. Die Differenz zwischen maximalem Um wandlungs­wirkungsgrad und maximalem Europäi­schem Wirkungsg rad bet rägt 1,2 Prozent­punkte. Der Kalifornische Wirkungsgrad ist mit 95,5 Prozent um circa 0,7 Prozent­punkte 'höher und maximal im Bereich von 355 Volt MPP-Spannung.

Neue Firmware PV00113L: Der Europäi­sche Wirkungsgrad erreicht nun bei ei­ner MPP-Spannung von 371 Volt das Ma­ximum von 95,1 .Prozent. Die Differenz zwischen maximalem Umwandlungs­wirkungsgrad und maximalem Europäi­schem Wirkungsgrad beträgt 0,9 Prozent­punkte. Der höchste in den Messungen erreich te Kaliforn ische Wi rkungsgrad liegt mit 95,6 Prozent um 0,5 Prozent­punkte höher und tritt ebenfalls im Be­reich von 371 Volt MPP-Spannung auf.

MPPT-Anpassungswirkungsgrad; alte Firmware: Der MPPT-Anpassungswir­kungsgrad ist seh r ungleichmäßig. Wäh­rend er bei Spitzengeräten nie oder nur in \.vinzigen Ausnahmezonen unter 99 Prozent sinkt, gibt es beim E55000 nur einen kleinen Bereich, in dem die MPP­Leistung des Wechselrichters 99 oder mehr Prozent der vorgegebenen Leistung beträgt. Bei höheren Spannungen findet das Gerät den MPP nur mit erheblichen Einsch ränkungen, bei kleinen Leistun­gen arbeitet es fast über den gesam ten Spannungsbereich instabil.

Neue Firmware PV00113L: Die Überarbei . tung des MPP·Tracking-Algorithmus hat

eine sehr starke Verbesserung bewirkt. Der MPPT-Anpassungswirkungsgrad ist nun bis auf wenige Ausnahmen über den ganzen Arbeitsbereich schön gleichmä· ßig hoch. Die MPP.Leistung des Wech­selrichters beträgt meist über 99 Prozent der vorgegebenen Leist ung; allerdings gibt es im mer noch Problem zonen.

Gesamtwirkungsgrad; alte Firmware: Der seh r ungleichmäßige M PPT·A n passu ngs­wirkungsg rad ha t natü rlich verheerende Folgen für den Gesamtwirkungsgrad. Im Farbdiagramm sind nur kleine Be­reiche gleicher Farbe, also gleichen Wir­kungsgrades, zu erkennen. Bei mittle­ren Span nungen und höheren Leistun­gen sind überall dort, wo das MPP-Tra­ck ing funktioniert, Werte zwischen 94 und gut 95 Prozent zu finden. Bei 65 Prozent der Nennleistung und 324 Volt MPP-Spannung liegt das Gesamtwir· kungsg radmaximum von 95,6 Prozen t.

Neue Firmware PV00113L: Hier ist das Bild schon sehr viel einhe itlicher. Der Bereich des höchsten Gesamtwirkllngs­grades ist nun eher bei mittleren und höheren Spannungen und bei Leis­tungen ab 30 Prozent zu finden . Das Gesamtwirkungsgradmaximum beträgt nun 95,9 Prozent un d liegt bei 60 Pro· zent der Nennleistung sowie 371 Volt MPP-Spann ung an.

Gesamtwirkungsgradverl äufe, durch­schnittlicher Gesamtwirkungsgrad und PHOTON-Wirkungsgrad; alte Firmware: Der PHOTON-Wirkungsgrad fü r mitt­lere Einstranlung liegt bei 91,7 Prozent , der PHOTON .Wirkungsgrad für hohe Eins trahlung bei 92,2 Prozent - dies entspricht der Note »mangelhafh be­zieh ungsweise .. ausreichend«.

Neue Firmware PV00113l: Der PHOTON­Wirkungsgrad für mittlere Einst rah ­lu ng lieg t bei 94,2 Prozent, der PHOTON-Wirkungsgrad fü r hohe Ein­strahlung bei 94,8 Prozent - also beide Male »befriedigend".

Einspeisung der Nennleistung: Der Wech­se lrichter speist übe r den Eingangsspan­nungsbereich von 150 Volt bis 450 Volt und bei einer Umgebungstemperatur von 25 Grad Celsius 100 Proze nt seiner Nennleistu ng ein.

Angezeigte Ausgangsleistung: Bei kons­tanter MPP-Spannung von 292 Volt, also im mittleren Bereich, hat die Leistungs­messung des E5S000 ein sehr untypi­sches Verhalten: Meist treten die größten Abweichungen vom Messwert des Leis­tungsanalysators im un teren Bereich auf, hie r jedoch weicht die vom Wechselrich ­ter gemessene und angezeigte Ausgangs­leis tung bei fünf Prozent der Nennleis­tung nur um vergleichsweise ger inge '1,4

PHOTON Plotl Oktober 2011

Prozent nach oben ab. Bei 20 Prozent de r Nennle istung liegt der Fehler dan n aber schon im Bereich von plUS drei Prozent, um bei Nennleistung auf plus 4,6 Prozent anzus teigen. Damit besitzt die Anzeige der Ausgangsleistung eine nur un zurei­chende Genauigke it .

Betrieb bei höherer Umgebungstempera­tur: Bis zu einer Umgebungstempera tur von circa 56, 5 Grad Celsius speist der Wechselrichter bei OC-Nennleistung und 292 Vol t MPP-Spannung mit 100 Prozen t s~iner Nennleist ung ins Netz ein, dann redu ziert er seine Leistung. Der Wirkungsgrad sinkt über den be­trachteten Ternperaturbereich um ci rca 0,7 Prozentpunkte. Das Gerat ist fur Um­gebungstemperaturen von m inus 25 bis plus 50 Grad Celsius freigegeben . Bei der Wahl des Montageor ts ist also keine Leis­tungsreduzierung zu berücksichtigen .

ÜberlastverhalteI): Biete t man dem ES SO OO bei 292 Volt MPP-Spannung und 25 Grad Celsius Umgebungstemperatur das 1,3-Fache seiner Eingangsnennleis­tung an , also zweimal 2.990 Watt, be­grenzt Tracker 1 auf eine OC-Leistung von 2.444 Watt und Tracker 2 auf circa 2.473 Watt . Dies entspricht (bei einer Oe -Nenn­leistung von zweimal 2.300 Watt) einem ger ingen Überlastbereich von 6,8 Prozen t. Bei der Leistungsbegrenzung verschiebt das Gerä t den Arbeit spunkt auf der Kenn­linie in Richtung höhere Eingangsspan­nung. Die Oe-Spannung stellt sich auf ei­nen Wert von circa 324 Volt ein .

Eigen- und Nachtverbrauch: Der Eigenver. brauch im ge testeten Grundbauzustand beträgt circa 0,1 Watt auf der AC-Seite; de r Hersteller macht hierzu keine Anga-

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mount ing systems

Montagesysteme tür Solaranlagen

be. Auf der DC-Seite fielen max imal 14,5 Watt für Tracker 1 und circa zwei Watt für Tracker 2 an; der Hersteller nennt hier "kleiner als sieben Watt .. . Nachts zieht der Wechse lr ichter rund 0,1 Watt Wirk· leistung aus dem Netz. Hier gibt der Her­stelle r ,. kleiner als 0,15 Watt" an .

Thermografie: Die Thermografie ze igt bei einer Umgebungstemperatur von 24

Grad Celsius und Arbeit mit Nennleis· tung Bautei ltemperaturen auf den Lei­terkarten von bis zu 96,1 Grad Celsius (Oberflächentemperatur eines Zement­widers tands). Die Oberflä chentempe­ratur einer stromkompensie rten Dros­sel aus dem Netzfilter wies einen Wert von 80,S Grad Celsius auf, im Hilfsspan­nu ngsnetzteil lag die Temperatur bei 90,8 Grad Celsius. Die Elektrolytkonden­sa toren im Leistungsteillagen im grünen bis blauen Bereich der Temperaturska la (unterhalb von 50 Grad Celsius).

Fazit

Der Effekta ESSOOO ist kompakt aufge­baut. Alle Komponenten liegen in einer Ebene, die KabeIführung macht das In­nenleben dennoch unübersichtlich .

Der Umwandlungswirkungsgrad er­reicht se ine höchsten Werte (mit einem Maximum von 96,0 Prozent) bei mitt­leren bis hohen MPP-Spannungen. Bei de r neuen Firmware-Version PVOOl13L sorgt ein im Ve rgleich zur alten Versi­on recht gleichmäßiger MPPT-Anpas­sungswirkungsgrad dafür, dass sich der Verlauf des Gesamtwirkungsgrades nur in kleinen Teilen von dem des Um­wandlungswirkungsgrades unterschei-

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det. Dieser verlie rt in Richtung niedrige­rer Spann ungen circa 1,3 Prozentpunkte und circa zehn Prozentpunkte in Rich­tung niedrige r Leistu ngen. Dadurch fällt der PHOTON-Wirkungsgrad fü r mi ttlere Einstrahlung mit 94,2 Prozent nu r mit­telmäßig aus. Der PHOTON-Wirkungs­grad für hohe Einstrahlung liegt mit 94,8 Prozent etwas höher, weil h ier der Bereich kleiner Teilleistungen - in dem der Umwandlungswirkungsgrad dieses Geräts besonders stark abfällt - weniger stark gewichtet wird. Die Differenz zwi­schen maximalem Umwandlungswi r­kungsgrad und PHOTON-Wirkungsgrad (für mittlere Einstrah lung) fäll t mit 1,8 Prozentpunk ten deu tlich aus; der Grund hierfür ist vor allem die hohe Leistungs­abhängigkeit des Wirkungsgrades.

Für die Auslegung des MPP einer Photovoltaikanlage sollte eher der obe­re MPP-Spannungsbereich gewählt wer· den. Der vom Hersteller spezifizierte MPP*Spannungsbereich hat aber keinen ausreichenden Abstand zu r maxima ­len DC·Spannung des Wechselrichters. Die Überlast fäh igkeit des ES5000 ist mit 106,8 Prozent nur gering. Der Tempera: turbereich des Wechselrichters ist sehr weit, die Abhängigkeit des Umwand­lungswirkungsgrades von der Tempera­tur mit 0,7 Prozentpunkten eher gering. Die Anzeige der Ausgangsleistung besitzt eine unzu reichende Genauigkeit .

Wer eine Version dieses Geräts mit al­ter Firmwa re besitzt, sollte unbed ingt ein Update vornehmen . Mit der neuen Firm­ware liegt der ES5000 im Mittelfeld der bisherigen Testkandidaten.

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Testergebnisse im Uberblick Wechselrichter im PHOTON-Test Neues Benotungsschema

Die Übersicht zeigt die Resultate aller bislang im PHOTON-Testlaoor durchgeführten Wechselr ichter­tests. Manche Geräte sind mehrfac!l eingetragen, weil sie in verschiedenen Betriebsmodi laufen ur.d hierbei unterschiedliche Teslergebnisse erzielen. Ab Januar 2011 gibt es zudem ein neues Benotungsschema. Alle ZiJ\IOf getesteten Wechsel­richter sind deshalb in der Tabel le mit zwei Noten geführt. nämlich gemäß dem alten und dem aktuel len System

Oie 8enotung erfolgt allein auf Basis des PHOTON-Wirkungsgrades. Andere Eigenschaften der Wechselrichter sind in den Testberichten ausführl ich beschrieben (das Erscheinungsdatum ist am Ende der Tabellen vermerkt) • .....erden aber nicht benotet. Auch die Platzierung richtet sich nach dem PHOTON-Wir'wngsgrad. wobei Geräte mit identischem Resu ltat sich einen Platz teilen und der n~chstbeste Kand idat entsprechend nach

hinten rückt; ist also beispielsweise Mr dritte Platz zweimal vergeben, erhalt das n:ichstbeste Gerät den fOnften Rang.

Oie Beootung eOOlgt nach heutigem Stand der Technik. mit fortschreitender Entwicklung wird das Schema waiter angepasst. So wie ein vor Januar 2011 mit Isehrgut. benotetes Gerät jetzt nur noch als .gut« gefOhlt ist. kann es also unter Umstän· den künftig auch noch auf »befried igend_ fa llen. warm die Hersteller es schaffen. die Wirkungs· grade neuer waiter anzuheben_ Das aktuelle Schema führt zu fo lgenden Noten: ;: 99.0 %: sehr gut H (vorher sehr gut H! < 99.0 % sehr gut t (vorher sehr gut H! < 98,0 %: sehr gut (vorher sehr gut +) < 96,S %: gut (vurher sehr gut! < 95,0 %: befri edigend (vorher gut) < 93,S %: ausreichend (vorher befriedigend) < 92,0 %: mangelhaft (vomer ausreichend)

WECHSElRICHTER: TESTERGEBNISSE IM ÜBERBLICK

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72 PHOTON ProII Oktober 20t t

WECHSElRICHTER: TESTERGEBNISSE IM ÜBERBLICK IFortsetzung)

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Update I Test labor

WECHSELRICHTER: TESTERGEBNISSE IM ÜBERBLICK (Fortsetzung)

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74 PHOTON ProII Oklot... ~011

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Wirkungsgrade bei Wechselrichtern - und was sie bedeuten

Sp itzonwirkungsgiad Der Spitzenwin:ungsgrad gilt nur bei einer bestimmten Belastung des Wechselrichters - und ist somit höchstens von akademischer Bedeutung. Schließlich arbeitet der Wechselrichter in der Praxis bei sehr unterschied­lichen Belastungen,

Europäischer Wirkungsgrad Im Vergleich zum Spitzenwirtungsgrad ist der Europ~ische Wirkungsgrad schon aussage kräftiger. Er ergibt sich aus der gewichteten durchschnitt­lichen Gesamtwirkungsgraden bei unterschiedlichen Belastungen (siehe >Europäische Gewichtung_ im Abschnitt PHOTON-Wirkungsgrad bei mittlerer Einstrahlung). Doch auch dieser hat ein Manko: Es ist nämlich nicht definiert. bei welcher Eingangsspannung er ermittelt werden soll. Die Spannung eines Solargenerators ~ndert sich jedoch im laufe eines Tages und auch im laufe eines Jahres ständig_ Deshalb haben Wechsel ­richter auch einen Eingangsspannungsbereich und nicht nur einfach eine Eingangsspannung . Im Falle eines sehr kleinen Eingangsspannungs­bereiches ist die Zahl der Solarmodule. die in Reihe gescha ltet sind. meist nicht variabel. Das heißt. der Wechselrichter kann nur mit einer bestimmten Anzahl von Mrxlulen vemünftig arbeiten_ Ist der Eingangs­spannungsbereich größer als dieser minimale Bereich. so kann der Anlagenplaner auch Reihenschaltungen (sogenannte Stringsl mit mehr oder weniger SolarmOllulen einplanen. das macht den Wechselrichter also ne~ibler einsetzbar.

Im Falle des Spiuenwirkungsgrades oder des Europäischen Wirkungs­grades kann der Hersteller selbst auswählen. bei welcher singularen Spannung er den Wirkungsgrad misst. Und natürlich sucht sich der Hersteller die _schönste_ Spannung für die Messung aus. Diese Option hat der Planer nicht. da die Spannungslage seines Solargenerators immer _wandern. wird. Es wird also immer ein Spannungsbereich überstrichen. Wie Mufig dabei eine bestimmte Spannung anzutreffen ist. kann durchaus variieren. Sicher ist lediglich. dass der Solargenerator die Spannung. die der Hersteller zur Ermittlung seiner Werte für den Spitzenwirkungsgrad und den Europaischen Wirkungsgrad herangezogen hat. dabei nur selten e~akt treffen wird_ Meist wird der Wechselrichter also in einem Bereich ungünstigerer Spannung mit geringerem Wirkungsgrad arbeiten.

PHOTON-Wirkungsgrad Der PHOTON-Wirkungsgrad betrachtet den gesamten vom Hersteller zugelassenen Eingangsspannungsbereich. Ebenso wird auch der gesamte leistungsbereich ertasst. Die Wirkungsgrade bei ~erschiedenen Belas­tungen werden entsprechend der Haufigkeit ihres Vorkommens bei der Berechnung herangezogen. die Wirkungsgrade bei verschiedenen Spannungen werden gemittelt. Damit gibt der PHDTON-Wirkungsgrad das tatsächliche Verhalten des Wechselrichters in einer Anlage gut wieder. Der Betre iber kann darauf setzen, dass eine Solarstromanlage mit einem Wechselrichter mit hohem PHDTON-Wirkungsgrad einen besseren Ertrag liefern wird als eine Anlage mit einem Wechselrichter mit geringerem PHOTON-Wirkungsgrad.

Gesamtwirkungsg rad Der im Normungsprozess befindliche Gesamtwirkungsgrad betrachtet wie der PHDTDN-Wirkungsgrad auch den Wirkungsgradverlauf über die leistung in Bezug auf die Spannung. Aber anders als bei der Messung im PHOTON-labor. wo der Wirkungsgradverlauf bei 20 verschiedenen Spannungen gemessen wird. wird der Wirkungsgradverlauf beim Gesamt­wirkungsgrad ~oraussichtli ch nur bei drei Spannungen gemessen. Das wird aber nicht in jedem Fall ausreichen. um Inseln geringen Wirkungsgrades zu find en und angemessen zu berücksichtigen. Dafür ist die Messung natürlich auch weniger aufwendig.

PHOTQfoI Profi Okto~ 2011

DER WEG ZUM PHOTON-WIRKUNGSGRAD Umwandlungswirkungsgrad: 11 Der \IOOl Hernteller af"9Bgebene MI"P-Spamungsbereidl wird in 20 Schritte und der DC-Leistungsbereich in 24 Sctvitte unterteilt. Daraus resultieren 400 verschiedene Solargeneratorkennlinien. sOOass ein Messdurchlauf aus 400 MessurJger1 besteht. Aus dieser Messreihe erhalten wir 400 Messwerte für

der1 Urnwandlungswirkungsgrad 11" P..JF' oc"'" ffP ocl mit U .... als Parameter. aufgetragen übet die vorgegebeoo DC-leistung P IM' Das Resultat ist ein dreidimensionales farbiges Diagramm. MPPT-Anpassungswirkungsgrad: filmT In der1 oben genannten 480 Mess~nkten wird bestimmt. wie viel dervorge­gebenen DC-leistung im MI"P der Pv'-Generator-Kennl inie (P -I der Wechsel­richter statisch übernimmt. d.h_11.Mr = P ocII' MfI' (P oc" gemessene, effektiv vom Wechselrichter aufgenommene leisttmg. kann von P MfI' abweichen).

Diese Werte werden in Funktion von P IM als Verhältnis von vorgegeooner DC-leistung (P -I zu Wechselrichter DC-Eingangsnennleistung P 00< dargestellt mit U..., als Parameter. Das Resultat ist ein dreidimensionales farbiges Diagramm. Ge5amtwirkungsgrad: 11_ Multiplikation für al le 400 Messpunkte:

'ls...," I1 ' 11_ Für die korrekte BerechnUIYJ des GesamtwirlamgS{ifades müssen fl l.f'I'I und fl~ in Funktion von P FM (vom Solargenerator-Simulator ange!xlteoo leistung im Mpp) mit U"" als Parameter angegeben werden_ Der UfTIIN8nd­IUtYJswirkurYJsgrad fl und der MPPT-Anpassungswirlamgsgrad flu.rr miissen gleichzeitig gemessen werden. Das Resultat ist ein dreidimensionales farbiges Diagramm. Maximaler Gesamtwirkungsgrad: f4-beix %.p .... Dies ist der maximale Wert des Gesamtwirkungsgrades bei einer bestirrvnten DC-Eingangsleistung P "" Das Resultat ist ein einzelner Wert Durchschnittlicher Gesamtwirkllngsgrad: flMtS-Zu einer leistungsstufe werden alle Gesamtwirkungsgradergeooisse aller Spannungsstufe!l aufaddiert und durch die Anzahl der Spannungsstufen geteilt. Das Resultat ist eine zweidimensionale Kennl inie.

Die Auswertung erfolgt iber den gesamten vom Hersteller angegeoonen U..,.-8ereidl inklusive der schraffierten Bereiche_ Dies beinhaltet eventuel l unmessb.:lre MI"P-Bereiche ebenso wie den Bereich der Strornbegrenwng. Diese Bered"!;! sind schwarz gekennzeichnet und beinhalten den Wert Null_ Die Bildung des Durchschnitts ertolgt für die leistungsstufen 5 bis 100 Prozent. Max. durchschnittlicher Gesamtwirkllngsgrad: fl~ bei x O/O*P_ Dies ist der maximale Wert des durchschnitticlIen Gesamtwiliungsgrades bei eirer bestimmten DC-Eingangsleistung p ..... Das Resultat ist ein eiruelnerWert. PHOTON Wirkungsgrad bei mittlerer Einstrahlung: fl,..,. Europäische Gewichtung Il",..,,; " O.(t3°fl.0.gSu05 t O.~· ~,o t 0.13· 1J..."s.."x, t O.l·~ t O,48·~t02·~1IIl Dabei kennzeichnet zum Beispiel t)AIIQSum5 den durchschnittlichen Gesamt­wirlatngsgrad bei fünf Prozent der dem Wechselrichter vorgegebenen MI"P­Nennleistung P _ . Das Resultat ist ein einzelner Wert. PHOTON Wirkungsgrad bei hoher Einstrahlung: fl"""" Kalifonische Gewictltung festgelegt durch die CEC: calin.nia energy comission ~ " O.OO·fl.llojS...s t 0.04' ,...,s..,o t O.05·fl~ t 0.12· fl .\ojSoooD + O.21 ·f1~ t O.53· fl......s-; t O.05·fl .... ,CII

Dabei kennzeichnet zum Beispiel fI~ den durchschnittl ichen Gesamt­wirkungsgrad bei fünf Prozent der dem Wechselrichter vorgegeoonen MPI'.Nennleistung P _ _

Das Resultat ist ein einzelner Wert.

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