Wenn Sie eine Photovoltaikanlage planen oder bereits betreiben, haben Sie sicherlich schon vom Wechselrichter gehört. Doch was macht dieses Gerät eigentlich genau, und warum ist es so entscheidend für den Betrieb Ihrer Solaranlage? In diesem Blogbeitrag erklären wir Ihnen ausführlich die Wechselrichter Funktion, wie er arbeitet und warum er für die Energieumwandlung so wichtig ist.
Inhaltsverzeichnis
Wir gehen auf verschiedene Arten von Wechselrichtern ein, beleuchten deren Funktionsweise und bieten Ihnen hilfreiche Tipps zur Auswahl und Wartung.
Grundlagen und Notwendigkeit eines Wechselrichters
Ein Wechselrichter, auch Inverter genannt, hat die Aufgabe, den von den Photovoltaik-Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Dies ist notwendig, weil die meisten Haushaltsgeräte sowie das Stromnetz Wechselstrom verwenden. Ohne einen Wechselrichter wäre es also nicht möglich, die erzeugte Solarenergie effizient zu nutzen oder ins öffentliche Netz einzuspeisen.
Wie funktioniert ein Wechselrichter?
Der Wechselrichter übernimmt mehrere Aufgaben in Ihrer Solaranlage. Er wandelt nicht nur den Strom um, sondern sorgt auch dafür, dass die Photovoltaik-Module immer am optimalen Arbeitspunkt arbeiten. Dies geschieht durch den sogenannten Maximum Power Point Tracker (MPPT). Doch wie funktioniert das im Detail?
Funktion Wechselrichter: Gleichstromaufnahme:
Zuerst nimmt der Wechselrichter den von den PV-Modulen erzeugten Gleichstrom auf. Die Spannung und der Strom, die von den Modulen kommen, können stark variieren, abhängig von der Sonneneinstrahlung und der Temperatur.
MPPT-Funktion:
Der MPPT im Wechselrichter verfolgt kontinuierlich den Punkt der maximalen Leistung der Solarmodule. Dieser ändert sich ständig durch äußere Einflüsse wie Wolken oder die Tageszeit. Der MPPT passt die Spannung und den Strom an, um immer die maximale Leistung aus den Modulen herauszuholen.
Fronius Wechselrichter Funktion: Umwandlung in Wechselstrom:
Im nächsten Schritt wandelt der Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom um. Dabei wird die Gleichspannung in eine sinusförmige Wechselspannung transformiert, die mit der Netzfrequenz (in Europa 50 Hz) synchronisiert ist.
Funktion Wechselrichter PV-Anlage: Einspeisung ins Netz oder Verbrauch vor Ort:
Der erzeugte Wechselstrom kann entweder direkt im Haushalt verbraucht oder ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Moderne Wechselrichter übernehmen dabei auch die Netzüberwachung und schalten die Anlage bei Störungen oder Netzabschaltungen ab, um die Sicherheit zu gewährleisten.
Leistungsoptimierung:
Der Wechselrichter sucht ständig den Maximum Power Point (MPP) der Solar-Module, um die Leistung zu maximieren. Diese Anpassung ist entscheidend, da die Leistungskennlinie der Module durch sich ändernde Einstrahlungsstärken und Temperaturen beeinflusst wird.
Welche Arten von Wechselrichtern gibt es?
Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern, die je nach Anlagentyp und Anforderungen ausgewählt werden sollten. Die wichtigsten Typen sind:
String-Wechselrichter:
Diese sind die am häufigsten verwendeten Wechselrichter und verbinden mehrere Module, die in Serie geschaltet sind. Sie sind kostengünstig und effizient, jedoch kann die Leistung eines ganzen Strings beeinträchtigt werden, wenn ein einzelnes Modul verschattet ist.
Mikro-Wechselrichter:
Diese kleinen Geräte werden direkt an jedes einzelne Modul angeschlossen. Sie bieten den Vorteil, dass die Leistung jedes Moduls unabhängig optimiert wird, was besonders bei Verschattung oder unterschiedlichen Modulausrichtungen nützlich ist.
Hybrid-Wechselrichter:
Diese Geräte können sowohl den erzeugten Solarstrom ins Netz einspeisen als auch in Batteriespeichersystemen speichern. Sie sind ideal für Anlagen, die eine hohe Eigenverbrauchsquote anstreben und überschüssigen Strom speichern möchten.
Zentral-Wechselrichter:
Diese großen Wechselrichter werden in großen Photovoltaikanlagen verwendet und bündeln den Gleichstrom vieler Module oder Strings. Sie sind sehr leistungsstark, jedoch weniger flexibel und anfälliger für Ausfälle, da bei einem Defekt eine große Anzahl von Modulen betroffen ist.
Wartung und Effizienz
Die Wartung eines Wechselrichters ist im Vergleich zu anderen Komponenten einer Solaranlage relativ gering, dennoch ist sie wichtig. Regelmäßige Überprüfungen und eine gute Belüftung können die Lebensdauer und Effizienz Ihres Wechselrichters erhöhen.
Regelmäßige Überprüfung:
Überprüfen Sie regelmäßig die Anzeige und die Leistung Ihres Wechselrichters. Viele moderne Geräte bieten Apps oder Online-Tools, mit denen Sie die Leistung in Echtzeit überwachen können.
Reinigung:
Stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter sauber und frei von Staub und Schmutz bleibt. Eine gute Belüftung verhindert Überhitzung und verlängert die Lebensdauer.
Firmware-Updates:
Halten Sie die Firmware des Wechselrichters auf dem neuesten Stand. Hersteller bieten häufig Updates an, die die Leistung und Sicherheit verbessern.
Tipps zur Auswahl eines Wechselrichters
Die Auswahl des richtigen Wechselrichters hängt von verschiedenen Faktoren ab. Dazu gehören vor allem die Größe Ihrer Anlage, die Art der Module und Ihre spezifischen Bedürfnisse.
Leistungsbereich:
Wählen Sie einen Wechselrichter, der zur Leistung Ihrer PV-Anlage passt. Achten Sie darauf, dass er die maximale Leistung Ihrer Module verarbeiten kann.
MPPT-Eingänge:
Wenn Sie unterschiedliche Modulgruppen oder Ausrichtungen haben, kann ein Wechselrichter mit mehreren MPPT-Eingängen vorteilhaft sein, um die Leistung jeder Gruppe optimal zu steuern.
Qualität und Garantie:
Setzen Sie auf Qualität und achten Sie auf die Garantieleistungen. Ein guter Wechselrichter sollte mindestens 10 Jahre Garantie haben.
Effizienz:
Achten Sie auf den Wirkungsgrad des Wechselrichters. Höhere Effizienz bedeutet weniger Energieverlust bei der Umwandlung.
Modulverschaltung:
Bei der DC-seitigen Auslegung unterscheidet man zwischen String-Wechselrichtern, Multistring-Wechselrichtern und Zentral-Wechselrichtern. String-Wechselrichter verbinden mehrere Module, die in Reihe geschaltet sind. Multistring-Wechselrichter verfügen über mehrere Eingänge mit jeweils eigenem Maximum Power Point Tracker (MPP-Tracker).
Das ist besonders nützlich, wenn der Solar-Generator aus verschiedenen Teilflächen besteht oder verschattet ist. Zentral-Wechselrichter haben oft nur einen MPP-Tracker, eignen sich jedoch hervorragend für große, homogene Anlagen.
Schaltungstopologie:
Die Schaltungstopologie unterscheidet zwischen einphasigen und dreiphasigen Wechselrichtern sowie Geräten mit oder ohne Transformator. Während einphasige Wechselrichter meist in kleinen Anlagen zum Einsatz kommen, sind dreiphasige Wechselrichter oder ein Verbund mehrerer einphasiger Geräte für größere Anlagen erforderlich.
Transformatoren sind für die galvanische Trennung und Erdung notwendig, aber transformatorlose Wechselrichter bieten höhere Effizienz und sind leichter.
Wechselrichter Funktion: Planung und Auswahl des idealen Modells
Für die Planung einer Photovoltaikanlage ist es wichtig, die Bedingungen des Standorts zu berücksichtigen, wie Dachneigung, Verschattung und Ausrichtung. Die besten Erträge erzielt man in Deutschland bei einer Ausrichtung nach Süden und einer Neigung von etwa 35 Grad. Bei der Auswahl eines Wechselrichters sollten Sie sicherstellen, dass die Nennleistung des Solar-Generators bis zu zehn Prozent über der Nennleistung des Wechselrichters liegt.
Eine zu starke Unterdimensionierung kann die Leistung beeinträchtigen, da der Wechselrichter bei hoher Sonneneinstrahlung nicht die gesamte verfügbare Modulleistung verarbeiten kann. Hersteller wie SMA bieten professionelle Planungstools wie die Sunny Design-Software an, die Ihnen hilft, Ihre PV-Anlage optimal zu dimensionieren.
Dieses Programm berücksichtigt aktuelle PV-Modul-Daten und Wetterbedingungen, prüft technische Komponenten und führt eine wirtschaftliche Bewertung durch, um eine maßgeschneiderte Lösung für Ihre Solarstromanlage zu finden.
Fazit: Wechselrichter Funktion auf einen Blick
Der Wechselrichter ist das Herzstück Ihrer Photovoltaikanlage. Er sorgt dafür, dass der erzeugte Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird und die Anlage stets effizient arbeitet. Durch die richtige Auswahl und Wartung Ihres Wechselrichters können Sie die Leistungsfähigkeit Ihrer Anlage maximieren und langfristig von den Vorteilen erneuerbarer Energien profitieren.
Indem Sie auf die verschiedenen Typen von Wechselrichtern achten und die für Ihre Bedürfnisse geeignete Variante auswählen, können Sie sicherstellen, dass Ihre Anlage optimal funktioniert und Sie möglichst viel Sonnenenergie nutzen können.
FAQ – Häufig gestellte Fragen zur Wechselrichter Funktion
