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Photovoltaik Wechselrichter

Wechselrichter für Solarstrom

Genauso wie die Anzahl der Photovoltaikanlagen auf deutschen Dächern wächst, erhöht sich die Anzahl der verkauften PV-Wechselrichter. Der Wechselrichter ist nämlich ein unabdingbarer Bestandteil einer Photovoltaik Solaranlage. Denn aus der Photovoltaik wird lediglich Gleichstrom erzeugt. Für unseren täglichen Gebrauch benötigen wir jedoch Wechselstrom. Um den in der Solaranlage auf dem Dach erzeugten Gleichstrom in eben diesen Wechselstrom umzuwandeln benötigt man in der Solartechnik der Photovoltaik den Wechselrichter.

Das Prinzip der Photovoltaik basiert auf der Aufladung von Teilchen in einem Solarmodul. Eine Photovoltaik Solaranlage ist aus vielen Solarmodulen aufgebaut. Auf jeden einzelnen diesen Solarmodulen befinden sich die meist quadratischen Solarzellen. Durch die Strahlung der Sonne und dem sog. Photoeffekt erzeugen diese Zellen Elektrizität, die als Gleichstrom aus der Photovoltaik Anlage gewonnen werden kann. Die Umwandlung in den für uns brauchbaren Ökostrom erledigt der Wechselrichter.

Wechselrichter-Typen

Für die Einspeisung von Strom aus Photovoltaik in das allgemeine Stromnetz wird ein so genannter fremd- oder Netz-geführter Wechselrichter benötigt. Dieser verfügt anders als ein selbstgeführter Wechselrichter über nicht selbst abschaltbare Ventile, die nur mit einer gleich bleibenden Wechselspannung im Netz funktionieren. Die Ventile am Wechselrichter wandeln den Gleich- in Wechselstrom um und speisen ihn in das Stromnetz ein und ermöglichen die Amortisation der auf Basis der staatlich gewährten Einspeisevergütung und Eigenverbrauch. Wechselrichter für die Photovoltaik gibt es in mehreren Varianten: Als Zentral-, Modul- und Strangwechselrichter. Zentralwechselrichter verwendet man vorwiegend für kleine PV-Anlagen, die durch diese Art eine höhere Effizienz erhalten. Die Strang-Variante hingegen, wie der Name schon sagt, benutzt man bei größeren Solaranlagen, die hierbei in Reihe geschaltet und an das das Gerät angeschlossen werden. Modulwechselrichter werden je pro Modul montiert und diese miteinander verbunden.

Modul - Strang - Zentral und Hybrid

Mit einem Wechselrichter wird Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt. Der Wechselrichter kommt überall dort zum Einsatz, wo die Stromerzeugung über eine Gleichspannungsquelle erfolgt, um die im Haushalt erforderliche Wechselspannung für den Betrieb elektrischer Geräte zu erhalten. Auch in der Photovoltaik finden verschiedene Wechselrichter Verwendung, da durch die Sonnenenergie im ersten Schritt lediglich Gleichstrom erzeugt wird: Modul-, Strang-, Zentral- und Hybridwechselrichter. Weiterhin wird beim Einsatz in der Photovoltaik zwischen trafolosen und trafobetriebenen Geräten unterschieden.

  1. Modulwechselrichter
  2. Modulwechselrichter werden in der Photovoltaik an jedem einzelnen Solarmodul betrieben. Dies ist sinnvoll, wenn sich die Anlage auf verschiedene Dachneigungen verteilt oder die einzelnen Bereiche unterschiedlich beschattet sind und die Module somit nicht dieselben Spannungen liefern. Ohne diese Art Wechselrichter müssten in der Photovoltaik die einzelnen Module zusätzlich mit einer Gleichstromverkabelung verbunden werden. Andernfalls würde die erzeugte Leistung durch die geringste Energiequelle vermindert werden.

  3. Strangwechselrichter
  4. Bei dem Einsatz von einem Strangwechselrichter werden mehrere Module einer Anlage zu Strängen zusammengefasst. Dies ist ebenfalls sinnvoll, wenn sich die einfallende Sonnenenergie aufgrund der Anbringung an Dachschrägen mit unterschiedlichen Winkeln (Dachneigung) nicht gleichmäßig über die gesamte Anlage verteilt. Die Module der einzelnen Bereiche werden jeweils mit einem Strangwechselrichter ausgestattet, der die Energie in das Stromnetz einspeist.

  5. Zentralwechselricher
  6. Ab einer Leistung von 100 kWp ist in der Photovoltaik die Verwendung eines Zentralwechselrichters üblich. Dabei handelt es sich um eine größere elektrische Anlage, entweder in Form eines Schaltschranks oder als Container.

  7. Hybridwechselrichter
  8. Der Hybridwechselrichter setzt sich aus einer Kombination von Wechselrichter und Speicherakkulumatoren zusammen. Er soll eine konstante, unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten, indem bei niedrigerer Spannung Energie aus den Speicherakkulumatoren bezogen wird.

Photovoltaik Modul
Solarmodul für Sonnenstrom

Mit und ohne Trafo

Der Trafo trennt den Eingangs- und Ausgangsspannungsbereich voneinander. Der Gleichstrom wird in den Eingang eingespeist und, getrennt vom Trafo, erst am Ausgang in Wechselstrom umgewandelt. Zur Sicherheit ist bei diesem Modell in der Photovoltaik eine einseitige Erdung ausreichend. Beim Einsatz von trafolosen Wechselrichtern hingegen sind Ein- und Ausgang über einen Zwischenkreis direkt durch Spannung miteinander verbunden. Aus Sicherheitsgründen ist bei dieser Variante eine Erdung der gesamten Solaranlage und aller Solarmodule erforderlich.

 

Installation der Geräte

Der Wechselrichter sollte stets in der Nähe der Solaranlage platziert werden, da es mit steigender Entfernung zu Leistungsverlusten kommt. Weiterhin sollte er vor Feuchtigkeit und Verschmutzungen geschützt sein. In Gebäuden erfolgt die Installation meist im Keller, bei Anlagen im Freien gewährt ein Container ausreichend Schutz. Beide Varianten erlauben auch eine ausreichende Belüftung, um den Wechselrichter der Solaranlage vor Überhitzung zu schützen.

 

Die Regelfunktionen für Photovoltaik Solaranlagen

Es ist vorgeschrieben, dass die Wirkleistung von Solaranlagen in Deutschland reguliert werden kann, um Überspannungen zu vermeiden. Zu diesem Zweck erfolgt bei modernen Wechselrichtern eine entsprechende Datenerfassung, um bei Bedarf die Wirkleistung zu reduzieren. Bei kleineren, an Niederspannungsnetzen angeschlossenen Anlagen bedeutet dies in der Praxis, dass die Leistung 5 kWp nicht überschreiten darf. Solaranlagen mit einer Leistung über 100 kWp sind mit einem Rundsteuerempfänger ausgestattet. Es erfolgt eine ständige Synchronisation mit dem Stromnetz, um die Leistung jederzeit stufenweise bis hin zur Blindleistung reduzieren zu können.

Bildrechte des abgebildeten Wechselrichters und des Solarmoduls liegen bei der © Solar-Fabrik AG, einem Hersteller hochwertiger Solartechnik für Sonnenstrom aus Freiburg im Südschwarzwald.