Warum ist MPPT notwendig?
Das Maximum Power Point Tracking (MPPT) oder manchmal auch nur Power Point Tracking (PPT) ist eine Technik, die bei variablen Energiequellen eingesetzt wird, um die Energieausbeute zu maximieren, wenn sich die Bedingungen ändern. Diese Technik wird am häufigsten bei Photovoltaik (PV)-Solaranlagen eingesetzt, kann aber auch bei Windturbinen, optischer Energieübertragung und Thermophotovoltaik verwendet werden.

PV-Solarsysteme stehen in unterschiedlichem Verhältnis zu Wechselrichtersystemen, externen Netzen, Batteriespeichern und anderen elektrischen Verbrauchern. Das zentrale Problem von MPPT ist, dass die Effizienz der Energieübertragung von der Solarzelle von der verfügbaren Sonneneinstrahlung, der Abschattung, der Temperatur des Solarmoduls und den elektrischen Eigenschaften der Last abhängt. Wenn diese Bedingungen variieren, ändert sich die Lastcharakteristik (Impedanz), die die höchste Leistungsübertragung ermöglicht. Das System wird optimiert, wenn sich die Lastcharakteristik so verändert, dass die Leistungsübertragung mit dem höchsten Wirkungsgrad erfolgt. Diese optimale Lastcharakteristik wird als maximaler Leistungspunkt (MPP) bezeichnet. MPPT ist der Prozess der Anpassung der Lastcharakteristik, wenn sich die Bedingungen ändern. Schaltkreise können so konzipiert werden, dass sie die Photovoltaikzellen optimal belasten und dann die Spannung, den Strom oder die Frequenz so umwandeln, dass sie zu anderen Geräten oder Systemen passen.

Die nichtlineare Beziehung zwischen Temperatur und Gesamtwiderstand der Solarzellen kann anhand der Strom-Spannungs-Kurve (I-V) und der Leistungs-Spannungs-Kurve (P-V) analysiert werden. MPPT-Geräte nehmen die Leistung der Zellen auf und stellen den richtigen Widerstand (die richtige Last) ein, um die maximale Leistung zu erzielen. MPPT-Geräte sind in der Regel in ein Stromrichtersystem integriert, das die Spannungs- oder Stromumwandlung, die Filterung und die Regelung für den Betrieb verschiedener Lasten wie Stromnetze, Batterien oder Motoren übernimmt. Solarwechselrichter wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um und können mit MPPT ausgestattet sein.

Die Leistung am MPP (Pmpp) ist das Produkt aus der MPP-Spannung (Vmpp) und dem MPP-Strom (Impp).

Im Allgemeinen kann die P-V-Kurve einer teilweise verschatteten Solaranlage mehrere Spitzen aufweisen, und einige Algorithmen können an einem lokalen Maximum statt am globalen Maximum der Kurve hängen bleiben.
Die Effizienz der Stromübertragung von Photovoltaik (PV)-Solaranlagen hängt von vielen Faktoren ab, die sich häufig ändern. Das MPPT-System hat die Aufgabe, die Parameter, unter denen das System arbeitet, kontinuierlich anzupassen, um die effizienteste Energieübertragung von der Solaranlage zur Last zu erreichen.
Why is MPPT necessary?
Maximum power point tracking (MPPT)[1][2] or sometimes just power point tracking (PPT),[3][4] is a technique used with variable power sources to maximize energy extraction as conditions vary. The technique is most commonly used with photovoltaic (PV) solar systems, but can also be used with wind turbines, optical power transmission and thermophotovoltaics.

PV solar systems have varying relationships to inverter systems, external grids, battery banks, and other electrical loads.[5] The central problem addressed by MPPT is that the efficiency of power transfer from the solar cell depends on the amount of available sunlight, shading, solar panel temperature and the load's electrical characteristics. As these conditions vary, the load characteristic (impedance) that gives the highest power transfer changes. The system is optimized when the load characteristic changes to keep power transfer at highest efficiency. This optimal load characteristic is called the maximum power point (MPP). MPPT is the process of adjusting the load characteristic as the conditions change. Circuits can be designed to present optimal loads to the photovoltaic cells and then convert the voltage, current, or frequency to suit other devices or systems.

Solar cells' non-linear relationship between temperature and total resistance can be analyzed based on the Current-voltage (I-V) curve and the power-voltage (P-V) curves.[6][7] MPPT samples cell output and applies the proper resistance (load) to obtain maximum power.[8] MPPT devices are typically integrated into an electric power converter system that provides voltage or current conversion, filtering, and regulation for driving various loads, including power grids, batteries, or motors. Solar inverters convert DC power to AC power and may incorporate MPPT.

The power at the MPP (Pmpp) is the product of the MPP voltage (Vmpp) and MPP current (Impp).

In general, the P-V curve of a partially shaded solar array can have multiple peaks, and some algorithms can get stuck in a local maximum rather than the global maximum of the curve.[9]
The efficiency of transferring the power from the photovoltaic (PV) solar systems depends on many factors which change frequently. MPPT system purpose is to continuously adjust the parameters under which the system work to achieve the most efficient transfer of power from the solar system to the load.