Vmp
Abkürzung für Voltage at Maximum Power, die Spannung bei maximaler Leistung bei der Analyse von Solarmodulen.
Vmp: die optimale Betriebsspannung, bei der ein Solarmodul seine volle Leistung bringt
Vmp ist die Betriebsspannung, bei der eine Photovoltaikzelle oder ein Modul seine maximale Leistung abgibt. Sie liegt zwischen der Leerlaufspannung (Voc), gemessen wenn kein Strom fließt, und dem Kurzschluss, wo die Spannung auf null sinkt. Bei einem typischen kristallinen Siliziummodul liegt Vmp etwa bei 70 bis 80 Prozent der Voc, der genaue Wert hängt von der Zellchemie, Temperatur und Lichtintensität ab.
Vmp zu verstehen ist wichtig, weil Solarmodule sich nicht wie einfache Spannungsquellen verhalten. Wenn man Strom entnimmt, sinkt die Spannung. Die Leistung (Spannung mal Strom) steigt, erreicht ein Maximum und sinkt dann wieder, wenn der Strom weiter steigt. Dieses Maximum definiert Vmp und den entsprechenden Strom Imp. Ein Modul mit einer Leistung von 400 Watt bei 40 Volt Vmp erreicht diese Nennleistung nur bei Betrieb nahe dieser exakten Spannung. Betreibt man es bei 35 oder 45 Volt, sinkt die Leistung.
Temperatur und Abweichungen in der Praxis
Vmp verschiebt sich mit der Temperatur, weil sich die Bandlücke von Silizium ändert. Die meisten kristallinen Module verlieren etwa 0,3 bis 0,5 Prozent der Vmp pro Grad Celsius über 25 Grad C (Standardtestbedingung). Ein Modul mit einer Nennspannung von 40 Volt Vmp bei 25 Grad C kann bei 60 Grad C nur noch 37 Volt liefern, eine Verschiebung, die Wechselrichter und Laderegler zwingt, das bewegliche Ziel ständig nachzuführen.Bei der Systemauslegung muss der Wechselrichter oder der MPPT-Regler (Maximum Power Point Tracker) in der Lage sein, über den gesamten Bereich der Vmp-Werte zu arbeiten, die das Feld über die Jahreszeiten und Wetterbedingungen erzeugt. Ein MPPT-Regler sucht aktiv die Spannung auf, die maximale Leistung ergibt, und tastet die Modulkennlinie hunderte Male pro Sekunde ab und passt den Laststrom elektronisch an. Ohne diese Nachführung sinkt der Energieertrag um 20 bis 30 Prozent.
Die Vmp-Werte im Datenblatt gehen von Standardtestbedingungen aus: 1000 Watt pro Quadratmeter Bestrahlungsstärke, Luftmasse-1,5-Spektrum, 25 Grad C Zelltemperatur. Die Feldleistung weicht oft ab; die Modultemperatur bei voller Sonneneinstrahlung kann 60 Grad C übersteigen, was Vmp und die Gesamtleistung reduziert. Systemdesigner müssen diese Sicherheitsmarge bei der Dimensionierung von Wechselrichtern und Leitungen einrechnen und sicherstellen, dass der MPPT-Bereich die gesamte Spanne von Winterkälte bis Sommerhitze abdeckt.