Solarwechselrichter
Eine Solaranlage besteht aus einem Solargenerator und aus dem Solarwechselrichter. Der Wechselrichter formt den gelieferten Strom des Gerators in Wechselstrom um und speist diesen in das öffentliche Versorgungsnetz ein. Dadurch wird kein Batteriespeicher benötigt, was eine Anlage mit Solarwechselrichter auch günstiger macht, als eine Inselanlage. Dies allein sollte für die Anschaffung einer solchen Anlage sprechen und sich immer mehr durchsetzen.
Funktionsweise des Wechselrichters
Der Solarwechselrichter arbeitet mit Spannungen von 48 bis zu 120 Volt. Die Wechselrichterbrücke speist über eine Drossel die anfallende Solarenergie direkt ins Netz ein.
Der Solar Wechselrichter besteht nur aus drei leistungsführenden Komponenten.
Die Komponenten heißen Glättungskondensator, Wechselrichterbrücke und Ausgangsdrossel. Die einzelnen Solarmodule können beliebig geschaltet werden, dies bewirkt, dass die Spannung des Solargenerators so hoch gelegt werden kann, dass sie höher als die Netzspannung ist. Die Einspeisung ins Wechselspannungsnetz ist dann auch ohne Transformator möglich. Wenn man auf diesen verzichtet, ist eine Wirkungssteigerung von 5 % möglich. Dies ist eine beachtliche Leistung, somit auch eine Überlegung wert.
Die sogenannte Wechselrichterbrücke besteht aus Leistungs-MOSFET und Leistungs-IGBT und wandelt die Spannung des Solargenerators in pulsweitenmodulierte Wechselspannung um. Die Drossel, die sich zwischen Wechselrichter und Netz befindet, führt einen sinusförmigen Strom, der in das Wechselspannungsnetz eingespeist wird.
IEC 77
Der Solarwechselrichter muss einer europäischen Norm entsprechen. Diese nennt sich Norm IEC 77, damit sind die Rückwirkungen von Verbrauchern oder Erzeugern am Niederspannungsnetz mit bis zu 16A Strom pro Leiter genormt.
Spannungsrückgangschutz
Für den sicheren Betrieb mehrere Solaranlagen am Versorgungsnetz, schreibt die VDEW, einen dreiphasigen Spannungsrückgangschutz für nicht inselbetriebsfähige, einphasige Wechselrichter vor. Somit ist es gesichert, dass die Solaranlagen nicht ausfallen.
Softstart des Wechselrichters
Bei dem automatischen Anschalten am Morgen oder auch nach einem Netzausfall, erfolgt ein Softstart des Wechselrichters. Somit ist das Netz nicht mit zu großen Leistungssprüngen belastet. Der Softstart erfolgt durch lineares Herunterfahren der Solargeneratorspannung vom Leerlauf aus. Der Start beginnt mit einer Spannung von 500 Volt und endet dann bei 360 Volt. Dort angelangt beginnt der Wechselrichter mit dem MPP-Tracking. Dies alles benötigt die Arbeitsdauer von etwa 5 Sekunden und ist somit kaum merkbar für den Nutzer.
Die Ausgangsleistung des Generators ist abhängig von der Ausgangsspannung. Der MPP-Regler hat die Aufgabe, den Punkt der maximalen Ausgangsleistung des Generators, den Maximum Power Point zu finden, und so den Wechselrichter anzusteuern, daß der Generator in diesem Punkt betrieben wird.
Da der Wechselrichter einen niedrigen Eigenverbrauch vorweist, steigt somit die Wirkungsgradkurve sehr schnell. Der Wirkungsgrad von der Dauer eines Jahres, konnte mit 93% angegeben werden.
Solarmodule, Wechselrichter oder PV-Anlage finden
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Was ist der Unterschied zwischen einem String-Wechselrichter, einem Modulwechselrichter und einem Micro-Wechselrichter?
Ein String-Wechselrichter, ein Modulwechselrichter und ein Micro-Wechselrichter sind verschiedene Arten von Wechselrichtern, die in Solarstromsystemen eingesetzt werden. Hier sind die Unterschiede zwischen den drei Typen:
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String-Wechselrichter: Ein String-Wechselrichter ist der am häufigsten verwendete Wechselrichter-Typ. Er wird in der Regel in Verbindung mit einer Reihe von Solarmodulen verwendet, die elektrisch miteinander verbunden sind, um einen sogenannten "String" zu bilden. Der String-Wechselrichter wandelt den gesamten Gleichstrom (DC) aus dem String in Wechselstrom (AC) um. Das bedeutet, dass alle Module im String denselben Wechselrichter nutzen. String-Wechselrichter sind kostengünstig, einfach zu installieren und bieten in der Regel Überwachungsfunktionen für den gesamten String.
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Modulwechselrichter: Ein Modulwechselrichter, auch als Leistungsoptimierer bezeichnet, wird auf der Rückseite jedes Solarmoduls installiert. Im Gegensatz zum String-Wechselrichter wandelt der Modulwechselrichter den Gleichstrom (DC) jedes einzelnen Moduls in Wechselstrom (AC) um. Dadurch kann jedes Modul unabhängig von den anderen Modulen arbeiten. Modulwechselrichter bieten in der Regel Vorteile wie die Optimierung der Modulleistung, Überwachung auf Modulebene und die Minimierung von Leistungsverlusten aufgrund von Verschattung oder Modulmismatch. Sie sind besonders nützlich in Fällen, in denen die Solarmodule unterschiedlichen Einstrahlungsbedingungen oder Ausrichtungen ausgesetzt sind.
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Micro-Wechselrichter: Ein Micro-Wechselrichter ist die technologisch fortschrittlichste Option der drei. Ähnlich wie der Modulwechselrichter wird der Micro-Wechselrichter auf der Rückseite jedes Solarmoduls installiert. Er wandelt den Gleichstrom (DC) jedes einzelnen Moduls in Wechselstrom (AC) um. Der Hauptunterschied besteht darin, dass bei einem System mit Micro-Wechselrichtern jedes Modul seine eigene unabhängige Stromumwandlung hat. Dies ermöglicht eine optimale Leistung für jedes einzelne Modul und minimiert den Einfluss von Leistungsverlusten durch Verschattung oder Mismatch. Micro-Wechselrichter bieten auch erweiterte Überwachungsfunktionen auf Modulebene und ermöglichen eine flexible Systemgestaltung.
Der Hauptunterschied zwischen den drei Arten von Wechselrichtern besteht also darin, wie der Gleichstrom (DC) der Solarmodule in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird und auf welcher Ebene diese Umwandlung stattfindet. Während ein String-Wechselrichter den gesamten String umwandelt, arbeiten Modulwechselrichter und Micro-Wechselrichter auf Modulebene. Die Wahl des geeigneten Wechselrichters hängt von den spezifischen Anforderungen und Gegebenheiten der Solarstromanlage ab.
Was unterscheidet den Hybrid-Wechselrichter?
Ein Hybrid-Wechselrichter ist eine weiterentwickelte Art von Wechselrichter, der zusätzliche Funktionen und Möglichkeiten bietet. Im Gegensatz zu den zuvor genannten Wechselrichtertypen kann ein Hybrid-Wechselrichter sowohl als herkömmlicher Wechselrichter für die Umwandlung von Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) fungieren als auch als integriertes Batteriesystem verwalten.
Der Hauptvorteil eines Hybrid-Wechselrichters liegt in seiner Fähigkeit, den überschüssigen Strom, der von den Solarmodulen erzeugt wird, zu speichern und für späteren Verbrauch zu nutzen. Dies ermöglicht die Maximierung des Eigenverbrauchs und die Reduzierung des Netzeinspeisungsbedarfs. Die integrierte Batterie ermöglicht es dem System, tagsüber überschüssigen Solarstrom zu speichern und ihn nachts oder bei niedriger Sonneneinstrahlung zu nutzen.
Darüber hinaus bieten Hybrid-Wechselrichter oft erweiterte Steuerungs- und Überwachungsfunktionen. Sie können den Energiefluss im System optimieren, die Lade- und Entladevorgänge der Batterie steuern und den Gesamtstromverbrauch überwachen. Einige Hybrid-Wechselrichter ermöglichen auch die Integration von externen Stromquellen wie einem Generator oder dem Stromnetz, um eine zuverlässige Stromversorgung sicherzustellen, wenn die Solarenergie nicht ausreicht.
Die Wahl eines Hybrid-Wechselrichters kann sinnvoll sein, wenn Sie eine größere Unabhängigkeit von der Stromversorgung des Netzes anstreben und Ihre Solaranlage mit Energiespeicherung ergänzen möchten. Ein Hybrid-Wechselrichter bietet Flexibilität und Effizienzvorteile, da er die Nutzung des selbst erzeugten Solarstroms maximiert und die Abhängigkeit von teurem Netzstrom reduziert.
Bei der Auswahl eines Hybrid-Wechselrichters ist es wichtig, die Leistungsfähigkeit, Kapazität und Kompatibilität mit Batterien sowie die verfügbaren Steuerungs- und Überwachungsfunktionen zu berücksichtigen. Es ist ratsam, einen erfahrenen Solartechniker oder Installateur zu konsultieren, um den richtigen Hybrid-Wechselrichter für Ihre spezifischen Bedürfnisse und Ihr Solarstromsystem auszuwählen.
Worauf sollte man beim Solarwechselrichter achten?
Beim Wechselrichter für eine Solaranlage gibt es mehrere wichtige Aspekte, auf die man achten sollte. Hier sind einige Punkte, die berücksichtigt werden sollten:
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Leistung und Effizienz: Der Solarwechselrichter wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in den für den Haushaltsgebrauch geeigneten Wechselstrom (AC) um. Achten Sie auf die Nennleistung des Wechselrichters, häufig angegeben in kW oder Watt, um sicherzustellen, dass er die erwartete Leistung der Solarmodule bewältigen kann. Darüber hinaus ist die Effizienz des Wechselrichters wichtig, da ein effizienterer Wechselrichter mehr Solarenergie in nutzbaren Strom umwandelt.
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Zuverlässigkeit und Garantie: Der Wechselrichter ist eine entscheidende Komponente des Solarstromsystems, daher ist es wichtig, auf die Zuverlässigkeit des Geräts zu achten. Überprüfen Sie die Garantiebedingungen des Herstellers, insbesondere die Länge der Garantie und welche Arten von Schäden abgedeckt sind. Ein zuverlässiger Hersteller mit einer längeren Garantiezeit kann Ihnen mehr Sicherheit bieten.
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Überwachung und Datenkommunikation: Moderne Wechselrichter bieten oft Funktionen zur Überwachung und Datenkommunikation. Dies ermöglicht Ihnen, den Energieertrag der Solaranlage zu überwachen und potenzielle Probleme frühzeitig zu erkennen. Stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter über eine benutzerfreundliche Schnittstelle verfügt, die es Ihnen ermöglicht, die Leistung und den Status der Anlage zu überprüfen.
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Grid-Integration: Wenn Sie beabsichtigen, den überschüssigen Solarstrom ins Netz einzuspeisen, stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter über eine Grid-Integration-Funktion verfügt. Diese Funktion ermöglicht es dem Wechselrichter, die Anforderungen des Stromnetzes zu erfüllen und sicher und effizient mit dem öffentlichen Netz zu interagieren.
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Kompatibilität: Stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter mit Ihren Solarmodulen und anderen Komponenten des Solarstromsystems kompatibel ist. Unterschiedliche Wechselrichter haben unterschiedliche Anforderungen an Spannung, Stromstärke und Anschlüsse. Überprüfen Sie die technischen Spezifikationen und stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter optimal mit den anderen Komponenten Ihrer Solaranlage zusammenarbeitet.
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Fachkundige Installation: Der Wechselrichter sollte von einem Fachmann installiert werden, der über das nötige Wissen und die Erfahrung verfügt. Eine fachgerechte Installation ist entscheidend, um eine optimale Leistung und Sicherheit des Solarstromsystems zu gewährleisten.