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Funktionsweise vom Wechselrichter für Photovoltaik Anlagen

Neben den Solarmodulen ist der Wechselrichter - auch Inverter genannt - ein wichtiger Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Photovoltaikmodule erzeugen Gleichstrom. Die meisten elektrischen Verbraucher benötigen jedoch Wechselstrom. Der Wechselrichter übernimmt die Aufgabe, den gewonnenen Strom nutzbar zu machen. Gute Wechselrichter stellen über Funktionen wie dem Maximum Power Point Tracking sicher, dass der Gesamtwirkungsgrad der Anlage möglichst hoch ist. Die Art des benötigten Wechselrichters hängt von der Größe der Photovoltaik Anlage ab. Wechselrichter, die nahe an den Solarmodulen installiert werden, minimieren Leistungsverluste.
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Wechselrichter Funktionsweise - Gleichstrom zu Wechselstrom

Wechselrichter FunktionsweiseBild: © SMA Solar Technology AGSolarmodule produzieren Gleichstrom. Ihre Leistung wird DC-Nennleistung (engl. direct current) genannt. Für die Einspeisung des auf dem Dach erzeugten Stroms ins öffentliche Netz, aber auch für nahezu alle Verbraucher im Haushalt, ist ein Wechselrichter als Spannungswandler nötig, um eine Nutzbarkeit der Anlage zu gewähreisten.

Er wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom (AC, engl. alternating current), immer häufiger auch 3-phasigem Wechselstrom um, der auch Drehstrom genannt wird und sich für höhere Leistungsbereiche eignet.

Hierzu existieren auf dem Markt mittlerweile eine Vielzahl Wechselrichter, die sich nicht nur in ihrer Funktions­weise, sondern auch in ihrer Nennleistung unterscheiden: jeder Wechselrichter hat einen bestimmten Leistungsbereich. Vor allem die AC und DC Nennleistung sind für die Funktionsweise vom Spannungswandler von Belang.

Hat ein Spannungswandler eine maximale DC-Nennleistung (Eingangsleistung) von 4 kW, sollten die installierten Solarmodule diesen Wert in der Summe nicht überschreiten. Bei Modulen mit 200 Watt Peak-Leistung können maximal 20 Module an diesen Wechselrichter angeschlossen werden.

Wirkungsgrad & Maximum Power Point Tracking

Es gibt verschiedene Geräte am Markt, deren Wechselrichter Wirkungsgrad teils erhebliche Unterschiede aufweisen. Dies ist letztlich entscheidend für die Wahl des richtigen Wechselrichters. Denn nicht nur die Effizienz der Solarmodule, und damit ihrer bestmöglichen Funktionsweise, ist für den solaren Stromertrag von Bedeutung, sondern auch die Funktionsweise der Wechselrichter. Wenn ein Wechselrichter keine optimale Funktion aufweist, verringert sich der Stromertrag - und damit auch die Einspeisevergütung. Der Wirkungsgrad gibt an, wieviel des gewonnenen Stroms nach der Umwandlung noch nutzbar ist. Im Bezug auf das obige Beispiel wandelt der Wechselrichter bei einem Wirkungsgrad von 97 Prozent 4 kW Eingangsleistung in 3,880 kW Ausgangsleistung (AC-Nennleistung) um.

Damit eine Photovoltaik-Anlage immer im maximalen Leistungsbereich arbeitet, also so viel wie möglich Strom produziert, ist ein MPP-Tracker (engl. Maximum Power Point, d. h. maximaler Leistungspunkt) in der Regel im Wechselrichter integriert. Die Leistung einer Photovoltaikanlage variiert auch im Tagesverlauf abhängig von Faktoren wie der Sonneneinstrahlung, Temperatur und Verschattung des Moduls. Der MPP-Tracker ermöglicht die "Selbsteinstellung" vom Wechselrichter für eine maximale Stromausbeute bzw. bestmögliche Funktion, indem die Spannung laufend angepasst wird. Die Anpassung der Eingangsspannung erfolgt über eine Anpassung der Ausgangsspannung.

Auch die MPP Funktionsweise ist mit dem individuellen MPP-Spannungsbereich von Wechselrichter zu Wechselrichter verschieden. Je größer der Spannungsbereich, desto variabler ist der Spannungswandler in seiner Anpassungsfähigkeit an sich verändernde Bedingungen.

Wechselrichter an Leistung der Photovoltaik Module anpassen

Wechselrichter Photovoltaik Bild: SMA Solar Technology AGDie Leistungsstärke des Wechselrichter hängt von der Anzahl der Photovoltaik­module und der Leistung der Photovoltaik Anlage ab. Bei einer optimalen Auslastung des Wechsel­richters reduziert sich der Kosten­anteil vom Wechselrichter an den Kosten für Photovoltaik.

Je nach Leistungsbereich stehen Modul­wechselrichter, Strangwechselrichter und Zentralwechselrichter zur Auswahl. Lassen Sie sich deshalb frühzeitig von einem Fach­mann bei der Wahl des Systems beraten, da aufgrund von Engpässen nicht immer alle Arten von Wechselrichtern erhältlich sein können.

Achten Sie darauf, dass der Wechselrichter nach der IEC 77 genormt ist und einen Spannungsrückgangsschutz hat, um zu verhindern, dass die Photovoltaik Anlage ausfällt.

Wechselrichter nahe an Photovoltaik Modulen installieren

Positioniert man den Wechselrichter möglichst nah an den Photovoltaik Modulen vermindert man Leistungsverluste durch lange Kabelstrecken. In den meisten Fällen wird der Inverter an einer Kellerwand installiert; bei einer Photovoltaikanlage auf einem Flachdach wird dieser manchmal sogar auf dem Boden aufgestellt. In jedem Fall sollte der Wechselrichter leicht erreichbar sein und nicht in einem Wohnraum montiert werden, da der Inverter beim Betrieb relativ laut sein kann.

Ein kühler und trockener Standort mit guter Lüftung und wenig Staub schützt den Wechselrichter vor Leistungsabfall und sichert den effizienten Betrieb der Photovoltaik Anlage.

Nicht nur die richtige Wahl des Wechselrichters entscheidet über die Effizienz einer Photovoltaik Anlage - auch das Dach für Photovoltaik muss bestimmte Vorraussetzungen erfüllen, bevor die Montage der Photovoltaikanlage stattfindet.

Das sagen Wechselrichter-Tests über die verschiedenen Spannungswandler

Wechselrichter Tests vom Fachmagazin Photon, aber auch von der Stiftung Warentest haben ergeben, dass die angebotenen Wechselrichter höchst unterschiedliche Erträge bei gleicher Funktionsweise liefern. Liegt das Ergebnis einer optimalen Funktionsweise bei einem Jahreswirkungsgrad von 97-98 Prozent, so gibt es andere Wechselrichter deren Funktionsweise bzw. deren Wirkungsgrad bei nur 90 Prozent liegen - bei gleichen Bedingungen auf dem Dach.

Diese Unterschiede in der Funktionsweise sind entscheidend für die Rentabilität und Funktion einer Photovoltaik-Anlage. Eine Beispielrechnung ergibt, dass schon drei Prozent Leistungsunterschied beim Spannungswandler etwa 1200 Euro Mindereinnahmen in 20 Jahren bei einer Leistung der Anlage von ca. 8 - 10 kWp zur Folge haben.

Mehr über die Funktionsweise der Spannungswandler erhalten Interessenten über Fachbetriebe für Photovoltaik. Bei der Planung einer Photovoltaikanlage ist auch die genaue Berechnung vom Wechselrichter für optimale Funktion entscheidend.

Dieser Artikel wurde erstellt von: Christian Märtel, Redakteur www.Solaranlagen-Portal.com

Erfahrungen & Fragen zum Thema Wechselrichter Funktionsweise

Die LED-Leuchte eines Wechselrichters blinkt seit ein paar Tagen (grün)

Ich habe eine Photovoltaikanlage mit 2 Wechselrichtern von Conergy, Typ 4600 (m.E. baugleich mit Fronius IG 40), die im März 2005 verbaut wurde. Die LED-Leuchte eines Wechselrichters blinkt seit ein paar Tagen (grün). Gleichzeitig wird ein Fehlercode "State 516" angezeigt. Nach meiner Recherche wird die Nummer 516 dann angezeigt, wenn ein Fehler gehäuft auftritt. Nach weiterem Suchen im Menü wird der letzte Fehler mit der Nummer 307 angezeigt, was besagt, dass die DC-Einspeisespannung zu niedrig ist. Nach dem Messen der DC-Eingangsspannung ist diese bei beiden Wechselrichtern ca. 250 V. Wenn ich den einen Teil der Anlage mit dem blinkenden Wechselrichter aus und nach einiger Zeit wieder einschalte, läuft die Anlage ca. 20-30 Min. ganz normal, bevor der Wechselrichter wieder anfängt zu blinken. Vielleicht hat jemand Erfahrungen mit dem Problem und kann mir weiterhelfen, ggf. auch mit Firmen, die solche Wechselrichter verkaufen oder reparieren.
Antwort von PV Konzepte

Entweder ist die Spannung zu wenig von den Modulen, so dass die Spannung ungleichmäßig kommt oder das Gerät hat einen Software Fehler.

Einphasiger oder dreiphasiger Wechselrichter? Welche Vor- und Nachteile gibt es? Was passt du meiner Anlage?

"Einphasiger-", oder "Dreiphasiger-Wechselrichter"? Klar ist die Berechnung der Einspeisung mittels einem saldierendem Zähler gewährleistet. Aber wie verhält es sich mit der Auslastung der Phasen? Eine einphasige Einspeisung bei eine dreiphasigen Verteilung (Ph1: Keller, Ph2: Erdgeschoss, Ph3: Obergeschoss. Da die Einspeisung nur auf die Phase "Obergeschoss" mit wenigen Verbrauchern angeschlossen ist? Habe ich noch einen Vorteil, da die weiteren Phasen ja nicht von der PV-Anlage bedient werden. Einspeisevergütung (nur 12,4): Ja, aber ich will maximalen Eigennutz bei 24,8 ct/kwh.
Antwort von Elektrotechnik Tim Frischling

Es ist nur eine maximale Schieflast von 4,6kW zu gewährleisten.
Wo die PV-Anlage angschlossen ist, ist "relativ egal", da, wie bereits richtig erwähnt die Zähler saldieren.

Auf den gemessenen Eigenverbrauch hat dies keine Auswirkung.

Wechselrichter zur Abregelung kleiner PV-Anlagen um Einspeisung zu verhindern

Gibt es Wechselrichter für kleine PV- Anlagen bis max ca. 1KWp, die elektronisch den Überschuss der PV – Anlage regeln, so dass es nicht zur Rückeinspeisung in das Stromnetz des Energieerzeugers kommt? Damit eine Anmeldung der Anlage nicht notwendig ist. Der Überschussstrom muss nicht unbedingt in eine Batterie gespeichert werden, eine Reduzierung oder Abschaltung der PV – Anlage würde mir ausreichen.
Antwort von ENERGIEBUDE

Hierfür sind die sogenannten Balkonmodule bestens geeignet. Sie müssen dem Energieversorger gemeldet werden aber es muss kein kompliziertes Anmeldeverfahren stattfinden. Seit Ende 2017 sind diese auch erlaubt. Sie werden dann direkt mit dem Hausnetz verbunden und können so zur Reduzierung des Stromverbrauchs verwendet werden.

Andere Akkus an Nedap-Wechselrichter anschließen?

Habe einen Nedap Wechselrichter PB50SB-BS/24, Bj 2011, die Blei-Akkus sind defekt. Kann ich an diesen Wechselrichter auch Lithium-Akkus anschließen. Gibt es einen Hersteller?
Antwort von WEN-Solar GmbH

Uns ist ein Batterie-Hersteller bekannt der für Nedap Powerrouter Li-Ionen Batterien im Tausch von Pb-Batterien angeboten hat.
Ob die mittlerweile schon verfügbar sind und zu welchem aktuellen Preis könnten wir bei Interesse gern aktuell erfragen.

Lautstärke eines Wechselrichters bei Hochbetrieb

Welche Lautstärke eines Wechselrichters bei Hochbetrieb ist normal? Gibt es Möglichkeiten, die Lautstärke zu minimieren oder einzudämmen?
Antwort von Erema UG

Ja, gibt es. Hängt allerdings vom Wechselrichter und dessen Alter, sowie den Umgebungsbedingungen ab:

Einen Fachmann kommen lassen, ist nie verkehrt.

Die Lautstärke unterliegt dem Immissionsschutzgesetz. Wie viel dBA ein Wechselrichter hat, steht auf dem Datenblatt. Ist er lauter, muss der Hersteller ran. Zumindest solange noch Garantie auf dem Gerät ist. Für Smartphones gibt es Schallpegelmess-Apps. Die sind zwar nicht geeicht, - also nicht gerichtsfest, aber um dem Anliegen Nachdruck zu verleihen, reicht es.

- Ist der Wechselrichter zu alt: Austauschen

- Ist der Lüfter oder Kühler des Wechselrichters verdreckt bzw. kühlt nicht mehr: Reinigen!

Zum Arbeiten an den Geräten würde ich zumindest den Elektriker anrufen.

Gruß

Thomas Blechschmidt

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