DER WECHSELRICHTER - UNABDINGBAR FÜR DIE NETZEINSPEISUNG

Überzähligen Solarstrom an den Netzbetreiber zu verkaufen, das geht nur mit einem Wechselrichter. Er ist ein wichtiger Teil im Gesamtsystem, der den Gleichstrom der Photovoltaikanlage in Wechselstrom für das öffentliche Stromnetz verwandelt. Mikroprozessoren synchronisieren die beiden Netze dabei automatisch, sodass Betreiber von Solaranlagen die Netzeinspeisung ohne ständige Überwachung durchführen können.

Was leistet ein Wechselrichter?

 

Der Photoelektrische Effekt in Solarzellen erzeugt freie Elektronen, die bei Verbindung mit einem Minuspol einen Gleichstrom erzeugen. Um dabei Spannungen in nutzbarer Größe zu erhalten, sind die einzelnen Zellen zu Solarpanels verbunden und Solarpanels zu Strings zusammengeschlossen. Auf diese Weise werden die benötigte Spannung und Stärke für die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz erzeugt, nicht jedoch die richtige Stromart.

Dafür benötigt die Photovoltaikanlage den Wechselrichter. Auf dessen Eingangsseite liegt der erzeugte Gleichstrom an. Ein Gleichspannungswandler regelt einen Zwischenstromkreis mithilfe eines Maximum-Power-Point-Trackers stets so, dass die Photovoltaikanlage mit der optimalen Betriebsspannung der Solarzelle arbeitet. Diese ändert sich in Abhängigkeit von Temperatur und Bestrahlungsstärke. Ein meist dreiphasiger Wechselrichter auf der Ausgangsseite erzeugt daraus den für die Netzeinspeisung nötigen Wechselstrom.

 

Unterschiedliche Arten der Wechselrichter

 

Wer die riesigen Umspannwerke der Netzbetreiber vor Augen hat, mag beim Wechselrichter ebenfalls an große Bauwerke mit Hochspannungsleitungen und Isolatoren denken. Dabei sind die Wechselrichter recht kleine Geräte. Auf der einen Seite fließt der Strom der Photovoltaikanlage hinein, auf der anderen Seite liegt der Anschluss für das Stromnetz.

Je nach Art der Solaranlage und Anwendung werden folgende Wechselrichter unterschieden:

• Modulwechselrichter sind im Solarmodul selbst integriert
• Strangwechselrichter sitzen am Ende eines Strings
• Hybridwechselrichter besitzen Akkus zur Glättung der Einspeisung
• Inselwechselrichter für den Heimbereich kommen ohne Netzsynchronisation aus

 

Wirkungsgrad als Qualitätsmerkmal

 

Der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidet darüber, wie viel er vom gesammelten Gleichstrom in Wechselstrom für die Netzeinspeisung umwandelt. Der Wechselrichter hat damit einen entscheidenden Einfluss auf den Gesamtwirkungsgrad der Photovoltaikanlage und deren Wirtschaftlichkeit.

Wie zuvor beschrieben ändert sich der Wirkungsgrad der Solarzellen mit deren Temperatur und Bestrahlungsstärke. Angaben zum maximalen Wirkungsgrad sind daher wenig aussagekräftig. Aus diesem Grund wurde der Europäische Wirkungsgrad definiert, der ein Mittelwert verschiedener, unterschiedlich gewichteter Leistungsprofile darstellt. Diese Leistungsprofile entsprechen einer zu erwartenden Sonneneinstrahlung im europäischen Raum. Neben den Angaben des Wirkungsgrades in kW (Kilowatt), hat sich vermehrt auch die Angabe der Spitzenleistung in kWp (kilowatts peak) eingebürgert.

 

Besonderheiten des Wechselrichters

In Photovoltaikanlagen kommen hauptsächlich zwei verschiedene Arten von Wechselrichtern zum Einsatz: Geräte mit und ohne Transformator. Geräte mit Transformator trennen die Stromkreisläufe der Eingangs- und Ausgangsseite. Sie verhindern das Auftreten von Wechselspannungspotenzialen.

Transformatorlose Wechselrichter weisen meist einen höheren Wirkungsgrad auf. Sie haben aber den Nachteil, dass Wechselspannungspotenziale auftreten und das Herabsetzen der Leistung von Dünnschichtmodulen bewirken können.

Seit 2009 müssen große Photovoltaikanlagen über eine Regelfunktion verfügen, mit der Netzbetreiber die Wirkungsleistung der Anlage reduzieren können. Diese Maßnahme dient dazu, die Sicherheit und Stabilität des gesamten Stromnetzes zu garantieren. Auch die Begrenzung einphasiger Anlagen auf eine maximale Leistung von 5 kW dient der Netzstabilität.

Für Anlagen im Inselbetrieb finden Sie Wechselrichter, die für handelsübliche 230-V-Verbraucher ausgelegt sind und einen integrierten Energiespeicher mitbringen.

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  • 2018