26.10.23
Der Wechselrichter - Fragen und Antworten
Ohne einen guten Wechselrichter ist eine Photovoltaikanlage unvollständig, denn dieser sorgt dafür, dass die erzeugte Sonnenenergie in Strom umgewandelt wird. Wählen Sie beispielsweise einen Strang-Wechselrichter, einen Mikro-Wechselrichter oder einen Hybrid-Wechselrichter für Ihre PV-Anlage. Sind die Solarmodule teilweise verschattet? Dann empfiehlt sich der Einsatz eines Leistungsoptimierers. Ein Solarwechselrichter ist eine der wichtigsten Komponenten einer Solaranlage. Sie wandeln den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) mit einer Spannung von 240 V um, der in elektrischen Geräten genutzt werden kann. Ungenutzte Solarenergie wird dann entweder in das öffentliche Netz eingespeist oder in lokalen Solarbatterien gespeichert. Hierzu kann ein Hybrid-Wechselrichter mit integriertem Batteriesystem eingesetzt werden.
Was tut ein Wechselrichter?
Wechselrichter bilden zusammen mit Solarmodulen die Basis einer Solarstromerzeugungsanlage. Ein Wechselrichter wandelt den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Haushaltsgeräte können ausschließlich Wechselstrom nutzen, der bei Bedarf in das öffentliche Netz eingespeist und bei überschüssigem Solarstrom an Stromanbieter verkauft werden kann. Wechselrichter sorgen für die sichere Einspeisung von Energie in das Netz und optimieren, was ebenso wichtig ist, die Effizienz der Anlage, um unter unterschiedlichen Bedingungen den höchsten Ertrag zu erzielen.
Welche Arten von Wechselrichtern gibt es?
Der Markt bietet verschiedene Arten von Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen an, die je nach Verwendungszweck variieren.
Es gibt die folgenden Arten von Wechselrichtern:
- Strang-Wechselrichter (zentrale Wechselrichter)
- Mikro-Wechselrichter
- Leistungsoptimierer
- Hybrid-Wechselrichter
Der Strang-Wechselrichter
Solarmodule werden in Reihe geschaltet. Wenn beispielsweise 12 Module installiert sind, werden diese typischerweise in 2 Reihen zu je 6 Modulen angeordnet. Eine solche Reihe wird als „Strang“ bezeichnet. Jeder Strang ist mit einem Strang-Wechselrichter verbunden, der den von den Modulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Strangwechselrichter sind eine seit Jahrzehnten bewährte Technologie, allerdings sind sie nicht für jede Konfiguration geeignet. Jede Solaranlage ist nur so effizient wie seine schwächste Komponente. Dies bedeutet, dass die Leistung eines Solarmodulstrangs durch das Modul mit der geringsten Produktivität begrenzt wird. Wenn ein Teil der Leitung zu bestimmten Tageszeiten im Schatten liegt, bedeutet das, dass die Leitung nicht ihr volles Leistungspotenzial erreicht. Daher sind Strangwechselrichter nicht immer die beste Wahl.
Der Mikro-Wechselrichter
Ein Mikrowechselrichter (auch Mikroinverter genannt) ist ein kleiner Wechselrichter, der direkt an das Modul angeschlossen wird. Damit können Anlagenbetreiber die Stromproduktion einzelner Module einfach überwachen und im Fehlerfall das Problem schneller eingrenzen. Mikro-Wechselrichter sind vor allem im Verbrauchermarkt weit verbreitet. Sie sind im Allgemeinen teurer als Strangwechselrichter und Leistungsoptimierer. Mikrowechselrichter wandeln den von den Modulen erzeugten Gleichstrom direkt in Wechselstrom um. Im Gegensatz zu vielen anderen Konfigurationen fließt kein Gleichstrom zum Zentralwechselrichter. Zwar gibt es auch Solarmodule mit integrierten Mikro-Wechselrichtern, diese werden jedoch meist nachträglich mit dem Solarmodul-Montagesystem verbunden. Einer der größten Vorteile von Mikro-Wechselrichtern besteht darin, dass sie die negativen Auswirkungen der Verschattung reduzieren. Da die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom für jedes Modul einzeln erfolgt, entfällt der unvermeidliche Leistungsverlust eines Zentralwechselrichters. Bei einer Solaranlage mit Strang-Wechselrichter bedeutet der Ausfall eines einzelnen Moduls den Ausfall des gesamten Strangs. Doch selbst wenn eines der Module ausfällt, können bei Mikro-Wechselrichtern die noch intakten Module im Strang weiterhin Strom erzeugen.
Der Leistungsoptimierer
Leistungsoptimierer werden an einzelne Solarmodule angeschlossen, um die Leistung zu optimieren, ähnlich wie ein Mikro-Wechselrichter. Der Leistungsoptimierer optimiert jedoch nur den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom und wandelt ihn dann im Zentralwechselrichter um. Darüber hinaus liefert der Leistungsoptimierer kontinuierlich Informationen über die Solarmodule und ermöglicht so die einfache Erkennung von Fehlanpassungen zwischen Modulen in einem Strang. Mit nur einer Halterung lässt sich der Leistungsoptimierer schnell und einfach installieren.
Mikrowechselrichter und Leistungsoptimierer werden oft zusammenfassend als MLPE (Module Level Power Electronics) bezeichnet. Strang-Wechselrichter sind weltweit mit Abstand der am häufigsten eingesetzte Typ. Allerdings erfreut sich die MLPE-Technologie, aufgrund der rasanten technologischen Fortschritte und der erheblichen Reduzierung der Entwicklungskosten, in den letzten Jahren immer größerer Beliebtheit.
Der Hybrid-Wechselrichter
Hybrid-Wechselrichter können nicht nur Gleich- in Wechselstrom umrichten, sondern verfügen zusätzlich auch über einen Akku, in dem die gewonnene Energie gespeichert werden kann.
Was ist MPPT?
Die MPPT-Funktion (Maximum Power Point Tracking) sorgt dafür, dass die Solarmodule immer geladen werden, um die maximal mögliche Leistung zu liefern. Veränderte Einstrahlungsintensitäten, aufgrund von Helligkeit, Schatten und Einfallswinkel, führen dazu, dass sich auch die von den einzelnen Solarmodulen abgegebene Leistung ständig ändert. Der Maximum Power Point Tracker sucht nach dem Betriebspunkt eines Solarmoduls, bei dem es unter den gegebenen Bedingungen die maximal mögliche Leistung liefern kann. Einige Wechselrichter verfügen über mehrere MPPT-Eingänge. Der Vorteil mehrerer MPPTs an einem Wechselrichter besteht darin, dass die Leistung einzelner Modulstränge individuell angepasst werden kann (z. B. wenn die Module unterschiedlich angeordnet oder in unterschiedlichen Abständen sind, sie unterschiedliche Nennleistungen haben oder sogar unterschiedliche Typen haben).
Welcher Wechselrichter ist der Richtige für meine Anlage?
Bei der Auswahl des idealen Wechselrichters für Ihre PV-Anlage müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden. Die folgenden Punkte helfen Ihnen, die richtige Wahl zu treffen.
1. Welche Leistung sollte der Wechselrichter haben?
Der Wechselrichter muss auf die Gesamtleistung des Solarmoduls abgestimmt werden. Diese wird in der Einheit Wp (Watt Peak Power) angegeben. Dieser Wert stellt die Leistung dar, die das Solarmodul unter optimalen Bedingungen abgeben kann. In der Praxis liegt dieser Wert natürlich niedriger, sodass eine Umrechnung vorgenommen werden muss: In Europa entspricht 1 Wp durchschnittlich 0,85 kWh Energie pro Jahr. Der durchschnittliche Haushalt verbraucht etwa 3500 kWh pro Jahr und benötigt daher etwa 4000 Wp
2. Sind die Module teilweise verschattet oder nicht?
Bei der Auswahl eines Wechselrichters ist die Frage sehr wichtig, ob einige oder sogar alle Module zu bestimmten Tageszeiten im Schatten liegen. Die von einer Reihe von Solarmodulen bereitgestellte Leistung wird durch das schwächste Modul in der Reihe, in diesem Fall durch das am stärksten verschattete Modul, begrenzt. Es gibt zwei Möglichkeiten, dieses Problem zu beheben:
- Eine besteht darin, einen Leistungsoptimierer oder Mikrowechselrichter zu verwenden. Sie werden hinter jedem einzelnen Solarmodul installiert, um dessen Leistung individuell zu optimieren.
- Eine andere Möglichkeit besteht darin, alle gleichzeitig verschatteten Module zu einem gesonderten Strang anzuordnen. Beim Einsatz eines Wechselrichters mit mehreren MPPTs muss darauf geachtet werden, die Leistung des Strangs kontinuierlich zu überwachen.
3. Welche Wechselrichter-Marke ist die beste Entscheidung?
Bis vor einigen Jahren waren Wechselrichter chinesischer Hersteller nicht die beste Wahl. Allerdings können große asiatische Marken mittlerweile mit westlichen Produkten konkurrieren. Seit der Einführung der RoHS-Zertifizierung im Jahr 2006 gibt es Qualitätsstandards, um die Sicherheit von Solarwechselrichtern zu gewährleisten. Als Solartechnikanbieter bieten wir Wechselrichter von Top-Marken an, darunter SolarEdge, SMA, Growatt, Kostal Solar und Enphase. Unsere Produktpalette ist äußerst breit gefächert, sodass wir für jedes Projekt die passende Lösung bieten können.
4. Welche Überwachung / Kontrollmöglichkeiten möchte ich?
Die Funktionsfähigkeit der Solarmodule wird stets über den Wechselrichter überwacht. Dies kann auf unterschiedliche Weise abgefragt werden. Einige Wechselrichter verfügen über mehrere Schnittstellen, wie zum Beispiel Ethernet, WLAN oder Bluetooth. Nicht alle Wechselrichter bieten Standard-Kommunikationslösungen, am häufigsten werden jedoch die folgenden Technologien verwendet:
- WLAN: Viele Wechselrichter bieten WLAN-Konnektivität und einige unterstützen sowohl 2,4 GHz als auch 5 GHz. Allerdings verbraucht die WLAN-Verbindung selbst relativ viel Energie. Alle wichtigen Informationen stehen auf einen Blick zur Verfügung und bei Bedarf sind auch detailliertere Informationen verfügbar, wie z. B. Angaben zur Leistung, zum Verbrauch und ggf. zur Speicherung der Solarenergie. Der Wechselrichter kann per Smartphone, Tablet oder Laptop konfiguriert werden.
- Bluetooth: Informationen können auch über Bluetooth vom Wechselrichter ausgelesen werden. Da die Reichweite der Technologie aber begrenzt ist und die Verbindungen meist nicht besonders stabil sind, ist sie nicht die erste Wahl. Darüber hinaus ist eine Abfrage des Wechselrichters über das Internet nicht möglich.
- Ethernet: Bei einem Ethernet-Anschluss wird der Wechselrichter per LAN-Kabel mit dem Router verbunden und über dieses Kabel mit dem Server des Herstellers. Über eine App oder eine spezielle Website kann dann die Leistung der Solarmodule von überall abgefragt werden. Diese Verbindungsmethode ist die stabilste und empfohlene. Allerdings sind für einige Wechselrichter die entsprechenden Schnittstellen nur als Option verfügbar und teilweise müssen zusätzliche Module erworben werden.
- USB: Einige Wechselrichter verfügen über USB-Anschlüsse. Dadurch können die Daten nur am Wechselrichter selbst ausgelesen werden, was nicht optimal ist.
- Integrierter Webserver: Bei Wechselrichtern der neuesten Generation kann zum Auslesen der Daten eine Verbindung über das eigene WLAN-Netzwerk hergestellt werden.
- Zigbee: Zigbee baut ein eigenes Netzwerk innerhalb Ihres WLAN-Netzwerks auf und ermöglicht so nicht nur das Auslesen und Konfigurieren des Wechselrichters, sondern auch den Zugriff auf andere Smart-Home-Geräte.
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