Solar Wechselrichter

Der Solar Wechselrichter – Aufbau und Gerätetypen

Solar Wechselrichter als Teil einer modernen Photovoltaik wandeln Gleichspannung der Solarzellen in Wechselspannung um. Anschließend werden diese in ein Stromnetz eingespeist. Der generelle Aufbau eines PV Wechselrichter stellt sich wie folgt dar: An der Stromeingangsseite findet man üblicher Weise einen Gleichstromsteller vor mit einem an diesen angeschlossenen Maximum-Power-Point-Tracker, eine Kontrolleinheit, die den höchsten Momentan-Effektivitätsgrad der von der Solarzelle eingespeisten Strom misst. Gesteuert wird die Stromeingangsseite von einer CPU. An der Stromausgangsseite befindet sich dann der eigentliche Stromwechselrichter, der sich dann in ein Niedrig- oder Mittelspannungsnetz einspeist und mit diesem synchronisiert.

Die beiden Wechselrichterarten

PV Wechselrichter werden grundsätzlich in zwei große Kategorien von Wechselrichtern eingeteilt. Das sind zum einen die Solar Wechselrichter mit Trafo-Einheit und solche ohne einen Transformator. Bei den Modellen mit einem Transformator übernimmt dieser allein die Wandlung von Gleich- in Wechselspannung. Diese Wechselrichter sind meist lediglich einpolig geerdet. In manchen Ländern wird dies explizit vorgeschrieben (Personenschutzgründe), da vor allem freischwebende Potenziale vermieden werden. Nicht selten übernimmt der eigentliche Wechselrichter bei diesem Typ die Aufgabe des Eingangswandlers. Dadurch entfällt schließlich ein Zwischenkreis, was zu einer Kostensenkung aber auch Wirkungsgraderhöhung führt. Der Bereich der optimalen Ausbeute wird jedoch geringer. Die Stromeingangs- und Ausgangsseite sind bei PV Wechselrichter ohne Transformator miteinander verbunden. Durch das Fehlen eines Transformators kann ein höherer Wirkungsgrad erzielt werden, jedoch werden aufgrund des Wegbleibens der Galvanischen Trennung alternative Sicherheits- und Wandlungsmodule (Erdung der Module) benötigt. Trafolose Wechselrichter wurden vorwiegend für Anlagen konzipiert, die einen besonders hohen Wirkungsgrad erzielen müssen.

Die verschiedenen Solar Wechselrichter-Betriebstypen

Des weiteren gibt es außerdem noch insgesamt vier verschiedene Typen dieser Wechselrichter. Zum einen den einphasigen Strangwechselrichter, der die Energie als meist einphasiger Wechselrichter von einer oder mehreren Solarzellen in ein Stromnetz einspeist. Den Modulwechselrichtertyp, bei dem jede einzelne Solarzelle ein eigenes einphasiges Wechselrichtermodul besitzt, diese sind meist in den Stromanschluss der Solarzellen integriert. Sinn macht dieser Typ vor allem bei Anlagen, die aus mehreren verschiedenen Solarteilfeldern zusammengeschaltet sind, z.B. bei Fahrzeugen. Die beiden anderen Typen sind der Zentralwechselrichter sowie der Multi-Strang-Wechselrichter-Typ. Ersterer wird vorwiegend bei elektrischen Großanlagen, wie z.B. Schaltschränken eingesetzt, diese sind oft modular aufgebaut, um die Wartung zu vereinfachen. Zentralwechselrichter werden ausschließlich erst bei Starkstromsystemen eingesetzt. Der Multi-Strang-Wechselrichter-Typ ist ein ein- bis dreiphasiger Solar Wechselrichter, welcher als zusammenführender Wechselrichter mehrere Stränge von Solarmodullen in ein Stromnetz einspeist.

Funktionsweise und Betrieb

Solar Wechselrichter sind maßgeblich, jedoch nicht ausschließlich verantwortlich für die Leistungsfähigkeit einer Photovoltaik-Anlage. Nach einer Verordnung von 2009 müssen Mittel- und seit 2011 auch Niedrigspannungs-Wechselrichter genaue Schalt- und Steuermöglichkeiten bieten. D.h. dass die Wirkungsleistung dieser Wechselrichter dynamisch gesteuert werden kann und in besonderen Fällen somit auch gedrosselt werden kann. Gerade einphasige Anlagen profitieren von diesen Einstellungsmöglichkeiten, da sie nur bis zu einer Leistung von 5 kW Strom in das Stromnetz einspeisen können. Liegen also die Werte einmal darüber, kann dies einfach reguliert werden. Dadurch wird vor allem die Strom- und Netzstabilität gewährleistet und gefährliche Stromlasten vermieden. Neben diesen Funktionen müssen PV Wechselrichter aber auch Ferndiagnosemöglichkeiten bieten und Betriebsdaten umfassend digital speichern können, um Wartung und Instandhaltung effizienter gestalten zu können.

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