In Solarzellen erfolgt die Umwandlung von Sonnenstrahlung in Gleichstrom. Jedoch basiert das öffentliche Stromnetz auf Wechselstrom, und alle herkömmlichen Verbraucher sind darauf abgestimmt. In diesem Kontext übernimmt der Wechselrichter die entscheidende Aufgabe, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Und genau Letzterer steht in diesem Artikel im Rampenlicht. Wir erläutern unter anderem, wofür er genau gebraucht wird und welche Arten es gibt.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Wechselstrom und warum ist er für die Photovoltaik bedeutsam?
Wechselstrom zeichnet sich durch die periodische Änderung der Stromrichtung aus, gemessen in Hertz (Hz). In deutschen Stromversorgungsnetzen beträgt die Frequenz 50 Hz, was bedeutet, dass die Richtung des Stroms 50 Mal pro Sekunde wechselt. Im zeitlichen Mittel über eine Sinuskurve ist der Strom dann gleich Null.
Vorteile von Wechselstrom: Effiziente Übertragung und Transformation
Wechselstrom kann fast verlustfrei über mittelgroße Distanzen übertragen werden, da er sich effizient auf hohe Spannungen transformieren lässt. Daher eignet er sich gut für Hochspannungsnetze mit bis zu 380.000 Volt (380 kV) und kann problemlos über Transformatoren auf 230 Volt heruntertransformiert werden. Zudem lässt sich Wechselstrom leicht in Generatoren erzeugen.
Obwohl viele elektronische Geräte ein Netzteil benötigen, da sie auf Gleichstrom angewiesen sind, wird Wechselstrom in öffentlichen Stromnetzen übertragen.
Umwandlung von Gleichstrom: Notwendigkeit und Prozess
Da Solarzellen ausschließlich Gleichstrom produzieren, ist eine Umwandlung erforderlich, insbesondere für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen. In Inselanlagen wird der erzeugte Gleichstrom in Batterien gespeichert und später in Wechselstrom umgewandelt, um konventionelle Verbraucher zu versorgen. Ein Inverter oder Wechselrichter übernimmt diese entscheidende Funktion und ermöglicht die Einspeisung von Solarstrom als Wechselstrom ins Netz.
Warum ist die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom erforderlich?
Infolge der systembedingten Produktion von Gleichstrom in Photovoltaikanlagen steht die Herausforderung, dass viele Haushaltsgeräte Wechselstrom nutzen. Diese Diskrepanz wird durch den Einsatz von Photovoltaik- oder PV-Wechselrichtern bewältigt, insbesondere bei Solaranlagen. Diese übernehmen nicht nur die Umwandlung, sondern überwachen auch die Einspeisung des erzeugten Solarstroms ins öffentliche Netz.
Im Falle von Netzstörungen oder einem Ausfall kann das Gerät die Hausanlage sicher von der öffentlichen Versorgungsanlage trennen.
Vielseitige Funktionen des PV-Wechselrichters
Ein PV-Wechselrichter hat die Fähigkeit, nicht nur Gleichstrom in Wechselstrom, sondern auch in Dreiphasenwechselstrom oder Drehstrom umzuwandeln. Drehstrom eignet sich besonders für höhere Leistungsbereiche wie Hochspannungs-Übertragungsnetze oder Niederspannungsnetze. Bei Bedarf für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom kommt hingegen ein Gleichrichter zum Einsatz.
Verschiedene Typen von Solar-Wechselrichtern
Es gibt verschiedene Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern, darunter:
Modulwechselrichter
Modulwechselrichter werden für jedes Solarmodul einzeln eingesetzt, was eine Optimierung für jedes Modul ermöglicht. Obwohl dies den Vorteil der Anpassungsfähigkeit bietet, sind die Investitionskosten höher, und die Fehlersuche bei Störungen kann zeitaufwendig sein.
Trafowechselrichter und trafolose Wechselrichter
Trafowechselrichter trennen den Gleich- und Wechselstromkreis des Versorgungsnetzes und der PV-Anlage voneinander, was als Überspannungsschutz für die Solaranlage dient. Trafolose Wechselrichter sind leichter, haben einen höheren Wirkungsgrad und sind akustisch kaum hörbar. Allerdings können sie nicht an sowohl positiv als auch negativ geladene Photovoltaik-Module angeschlossen werden.
Multistringwechselrichter
Multistring-Wechselrichter verbinden mehrere Strings oder Stränge an ein Gerät und eignen sich daher auch für größere Anlagen.
Zentralwechselrichter
Zentralwechselrichter kommen bei großen, homogenen Anlagen mit gleich ausgerichteten Strings zum Einsatz und erzielen gute Wirkungsgrade.
Wechselstrom erzeugen mit dem Wechselrichter: Die richtige Auswahl und Auslegung
Die Auswahl des passenden Solar-Wechselrichters hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Eingangsleistung, der Spannungsbereich und der Wirkungsgrad sind entscheidende Kriterien. Um die optimale Leistung zu gewährleisten, sollte besonders auf die Auslegung des Stromwechselrichters geachtet werden:
Eingangsleistung:
Die Eingangsleistung des Wechselrichters sollte der Gesamtleistung der angebundenen Module entsprechen.
Spannungsbereich:
Der Spannungsbereich des Wechselrichters muss den Spannungsbereich der Solarmodule abdecken, einschließlich Toleranzwerte.
Wirkungsgrad:
Ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet, dass ein Großteil des erzeugten Stroms nach der Umwandlung tatsächlich nutzbar ist.
Wie teuer ist ein Wechselrichter bei der AceFlex GmbH?
Die Preise für Wechselrichter variieren stark und hängen von Hersteller, Funktionsumfang und Ausgangsleistung ab. Derzeit liegen die typischen Preise bei etwa 200 bis 350 Euro pro Kilowatt. Eine genaue Kostenschätzung kann durch ein individuelles Angebot unserer Solarteure erfolgen.
Integration von Wechselrichtern in Solarmodule: Ein Blick in die Zukunft
Aktuell sind Wechselrichter nicht so langlebig wie Solarmodule, weshalb sie getrennt eingesetzt werden. Dennoch gibt es Entwicklungen für Solarmodule mit integrierten Invertern. Diese könnten den Wirkungsgrad verbessern und die Planung sowie Installation von Photovoltaikanlagen erleichtern, indem sie beide Funktionen kombinieren.
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Fazit: Nutzbaren Wechselstrom durch Photovoltaik
