Die richtige Auslegung des Wechselrichters

Die tatsächlichen Betriebsbedingungen einer Solaranlage beeinflussen die Ausgangsleistung des PV-Generators, wodurch dieser selten seine volle Nennleistung erreicht. Bei der Planung ist dies zu berücksichtigen, um den Wechselrichter optimal auf die Spitzenleistung der Anlage abzustimmen.

Jeder Wechselrichter benötigt eine bestimmte Mindestspannung zum Starten. Kleinere Wechselrichter haben in der Regel eine geringere Anlaufspannung, was ihnen ermöglicht, schneller bei geringerer Sonneneinstrahlung zu starten und somit effizienter AC-Strom zu erzeugen.

Das Größenverhältnis sollte zwischen 90 % und maximal 110 % liegen. Ein zu klein dimensionierter Wechselrichter kann zu erheblichen Ertragseinbußen führen, während ein zu groß ausgelegter Wechselrichter den Solarertrag verbessert, allerdings ab einem gewissen Punkt keine weiteren Vorteile bringt. Ein überdimensionierter Wechselrichter läuft häufig im Teillastbetrieb.

Eine Ost-West-Ausrichtung des Dachs führt beispielsweise zu einer gleichmäßigeren, aber flacheren Erzeugungskurve. Dies rechtfertigt den Einsatz eines kleineren Wechselrichters, um den Energieertrag zu maximieren. Ein kleinerer Wechselrichter kann kostengünstiger sein, besonders bei Anlagen kleinerer Leistung. Zusätzlich kann ein einphasiger Wechselrichter  beispielsweise für kleinere Anlagen oft deutlich günstiger als ein dreiphasiges Modell sein.

Moderne Wechselrichter zeigen ein verbessertes Teillastverhalten, was bedeutet, dass auch größere oder überdimensionierte Wechselrichter bei geringerer Erzeugungsleistung noch gute Wirkungsgrade erzielen können.

Selbstständige Auslegung: Die Auslegung eines Wechselrichters lässt sich recht gut selbst durchführen. Anhand der ermittelten Schätzwerte können dann die ungefähren Kosten des Wechselrichters bestimmt werden.

Um eine PV-Anlage effizient zu betreiben, ist es essentiell, dass alle Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sind. In der Planungsphase der Anlage muss daher präzise berechnet werden, welche Teile kompatibel sind und wie sie miteinander interagieren. Zudem muss sichergestellt werden, dass die Komponenten den auftretenden Spannungen und Stromstärken standhalten. Diese spezialisierte Planung ist ein komplexes Gebiet innerhalb der Photovoltaik-Auslegung.

Folgende Faktoren bestimmen die Anzahl der installierten Module und deren tatsächliche Leistung:

• Dachmaße
• Dachneigung
• Verschattungen
• Dachausrichtung

Näheres hierzu wird im Kapitel Planung erläutert.

Die Module, die an den Wechselrichter angeschlossen sind und sich im selben String befinden, sollten die gleiche Dachneigung und Ausrichtung haben. Bei größeren Unterschieden ist es ratsam, für jede Ausrichtung oder Dachneigung entweder einen separaten Wechselrichter oder bei Multistring-Wechselrichtern einen eigenen Strang einzuplanen.

Bei regelmäßigen, jahreszeitbedingten Verschattungen genügt es in der Regel, die verschatteten und unverschatteten Modulbereiche am Wechselrichter zu trennen. Ein MPP-Tracker im Wechselrichter sorgt dann dafür, dass stets das optimale Leistungsniveau der Module erreicht werden kann.

Um die Auslegung der Wechselrichter-Leistung berechnen zu können, benötigt man zunächst die Daten der PV-Module, die verbaut werden sollen. Hierbei sind die technischen Daten und natürlich ihre Anzahl wichtig.

Die benötigte Wechselrichter-Leistung wird aus der Anzahl der geplanten Stränge und deren Größe berechnet.

Einfach ausgedrückt: Der PV-Generatorstrom ist die Summe aller Strangströme und sollte nicht (zu weit) über dem maximalen Eingangsstrom des Wechselrichters liegen.

Die größtmögliche Modulanzahl in einem String wird durch den Wechselrichter vorgegeben und ist abhängig von der im Datenblatt angegeben DC-Eingangsspannung. zu beachten ist hierbei, dass die höchste Spannung die Leerlaufspannung (der Module) ist.

Die Spannung am Maximum-Power-Point (MPP) des PV-Generators oder eines Modulstrangs muss oberhalb der minimalen MPP-Spannung des Wechselrichters liegen. Die minimale Anzahl von Modulen in einem Strang hängt von dieser minimalen MPP-Spannung des Wechselrichters ab.

Bestimmung der AC/DC Nennleistung:

Anzahl der Module x Leistung = Gesamtleistung (in kWp)

Das bedeutet der Wechselrichter benötigt einfach ausgedrückt eine AC/DC-Peak-Leistung in höhe der errechneten Gesamtleistung.

Bestimmung des Spannungsbereiches:

Anzahl Module x niedrigster Spannungsbereich = unterste Grenze des Wechselrichter-Spannungsbereich

Anzahl Module x höchster Spannungsbereich = höchste Grenze des Wechselrichter-Spannungsbereichs

Um für alle auftretenden Situationen gewappnet zu sein, wird in der Regel um 50-200V auf- bzw. abgerundet.

D.h. - 50-200V bei der niedrigsten und + 50-200V bei der höchsten errechneten Spannung.

Auch sollte der Wechselrichter-Wirkungsgrad erwähnt werden. Dieser wird in Prozent angegeben und beschreibt wie viel des von den PV-Modulen produzierten Stroms, tatsächlich umgewandelt werden kann. Die Wirkungsgrade variieren je nach Wechselrichter-Hersteller und Qualität von 94-99%. Die größten Verluste sind hierbei auf Wärmeverluste zurückzuführen.

Die Berechnung des tatsächlich erzeugten Stroms stellt sich wie folgt dar:

Generatorleistung / 100 x Wirkungsgrad = tatsächlich erzeugter Strom.

Hinweis:

Möchte man eine sehr genaue und gut passende Auslegung haben, empfiehlt es sich hier einen Experten zu kontaktieren.