Solarwechselrichtern und Differenzierung der verschiedenen Typen

Solarwechselrichtern und Differenzierung der verschiedenen Typen
Erklärung WR

Hier sind einige wichtige Punkte zur Differenzierung Strings bei Photovoltaik-Wechselrichtern:

**Elektrische Verbindung**: Innerhalb eines Strings sind die Solarmodule elektrisch in Reihe geschaltet, was bedeutet, dass der positive Anschluss eines Moduls mit dem negativen Anschluss des nächsten Moduls verbunden ist. Diese Verbindung erhöht die Gesamtspannung des Strings.

**Stromstärke und Spannung**: Durch die Verbindung mehrerer Solarmodule zu einem String erhöht sich die Gesamtspannung des Strings, während die Stromstärke (Strom) konstant bleibt. Dies ermöglicht eine effiziente Übertragung der erzeugten Gleichstromleistung zum Wechselrichter.

**Optimierung der Leistung**: Die Anzahl der Solarmodule in einem String wird oft so gewählt, dass die Gesamtspannung des Strings dem Eingangsspannungsbereich des Wechselrichters entspricht, um eine optimale Leistung zu erzielen. Dies maximiert die Effizienz des Wechselrichters und minimiert den Energieverlust während der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom.

**Flexibilität**: Photovoltaik-Wechselrichter können mehrere Strings gleichzeitig verarbeiten, je nach den Anforderungen der Anlage und der elektrischen Konfiguration. Dies ermöglicht es, die Anlage an verschiedene Anlagengrößen und Installationsanforderungen anzupassen.

Insgesamt ermöglichen Strings bei Photovoltaik-Wechselrichtern eine effiziente elektrische Verbindung von Solarmodulen und tragen dazu bei, die Leistung und Effizienz der gesamten Photovoltaikanlage zu maximieren.

Die Performance Ratio (PR) ist ein wichtiges Maß für die Effizienz eines Photovoltaik-Wechselrichters und gibt das Verhältnis zwischen der tatsächlich erzeugten Energie und der theoretisch möglichen Energieausbeute an. Eine höhere Performance Ratio zeigt an, dass der Wechselrichter effizienter arbeitet und einen größeren Teil der verfügbaren Sonnenenergie in nutzbare elektrische Energie umwandelt.

Ein Maximum Power Point (MPP) Tracker ist eine Funktion oder ein System, das in Wechselrichtern von Photovoltaikanlagen verwendet wird, um die maximale Leistung aus den Solarmodulen zu extrahieren. Die Funktion des MPP-Trackers besteht darin, kontinuierlich die Spannung und den Strom zu überwachen, die von den Solarmodulen geliefert werden, und den Punkt zu identifizieren, an dem die Leistungsausbeute der Solarmodule maximiert wird.

Typen und Art der Verwendung

Ein Stringwechselrichter ist eine Art von Wechselrichter, der in Photovoltaikanlagen verwendet wird, um den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, der im Haushalt oder im Stromnetz verwendet werden kann. Die Funktionsweise eines Stringwechselrichters kann wie folgt beschrieben werden:

**Eingang**: Der Stringwechselrichter erhält den Gleichstrom von den Solarmodulen, die in Reihe (String) miteinander verbunden sind. Diese Konfiguration ermöglicht es, dass der Wechselrichter mehrere Solarmodule gleichzeitig verarbeiten kann, um die Gesamtleistung zu erhöhen.

**Maximierung der Leistung**: Der Stringwechselrichter überwacht kontinuierlich die Spannung und den Strom, die von den Solarmodulen geliefert werden, um die maximale Leistung aus dem System zu extrahieren. Dies beinhaltet oft die Verfolgung des sogenannten Maximum Power Point (MPP), der den Punkt darstellt, an dem die Leistungsausbeute der Solarmodule maximiert wird.

**Umwandlung in Wechselstrom**: Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, der kompatibel mit dem Stromnetz oder den elektrischen Geräten im Haushalt ist. Dies geschieht durch Verwendung von Transformatoren und Schaltkreisen, die die Frequenz und Spannung des Stroms entsprechend den lokalen Anforderungen anpassen.

**Netzeinspeisung**: Der erzeugte Wechselstrom kann entweder direkt im Haus verwendet oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden, je nach den Bedürfnissen des Haushalts und den örtlichen Vorschriften zur Netzeinspeisung.

**Überwachung und Steuerung**: Moderne Stringwechselrichter sind oft mit Überwachungs- und Steuerungssystemen ausgestattet, die die Leistung der Solarmodule überwachen, den Betrieb des Wechselrichters optimieren und Fehler diagnostizieren können.

Insgesamt ermöglicht ein Stringwechselrichter die effiziente Umwandlung von Solarenergie in nutzbaren Wechselstrom, um den Eigenverbrauch zu maximieren oder überschüssige Energie ins Stromnetz einzuspeisen.

Fronius Symo Stringwechselrichter
Fronius Symo

Ein Hybrid-Wechselrichter ist ein spezielles Gerät, das in der Photovoltaik- und Speichertechnologie eingesetzt wird. Seine Arbeitsweise umfasst typischerweise mehrere Funktionen:

**Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom (DC-AC)**: Der Hybrid-Wechselrichter wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der im Haushalt verwendet werden kann. Dieser Prozess ist ähnlich wie bei einem herkömmlichen Wechselrichter für Solarmodule.

**Laden der Batterien**: Wenn die Solarmodule mehr Energie erzeugen, als im Moment benötigt wird, kann der überschüssige Strom verwendet werden, um angeschlossene Batterien aufzuladen. Der Hybrid-Wechselrichter steuert den Ladevorgang der Batterien und optimiert die Energieflüsse, um eine maximale Nutzung der erzeugten Energie zu ermöglichen.

**Entladung der Batterien**: Wenn der Energiebedarf im Haushalt höher ist als die aktuelle Erzeugung der Solarmodule, kann der Hybrid-Wechselrichter die gespeicherte Energie aus den Batterien nutzen, um den zusätzlichen Strombedarf zu decken. Dadurch kann der Haushalt auch dann mit Solarstrom versorgt werden, wenn die Sonne nicht scheint.

**Netzeinspeisung und Netzentnahme**: Der Hybrid-Wechselrichter kann auch die Möglichkeit bieten, überschüssige Energie ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen, wenn die Batterien vollständig geladen sind und der Energiebedarf im Haushalt gedeckt ist. Umgekehrt kann er auch zusätzlichen Strom aus dem Netz beziehen, wenn die Solarmodule nicht genug Energie erzeugen und die Batterien entladen sind.

Insgesamt ermöglicht ein Hybrid-Wechselrichter eine flexible Nutzung von Solarstrom und Batteriespeicherung, indem er die Energieflüsse zwischen Solarmodulen, Batterien und dem Stromnetz effizient steuert.

Sungrow_Hybrid-Wechselrichter-SH5_0-10RT_1
Sungrow_Hybrid-Wechselrichter-SH5_0-10RT_1

Ein zentraler Wechselrichter ist ein Gerät, das in Photovoltaiksystemen verwendet wird, um Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Im Gegensatz zu String-Wechselrichtern, die jeweils eine bestimmte Anzahl von Solarmodulen bedienen, kann ein zentraler Wechselrichter mehrere Strings von Solarmodulen gleichzeitig bedienen. Diese Art von Wechselrichter wird typischerweise in größeren Solaranlagen eingesetzt, wo eine zentrale Konvertierung effizienter ist als die dezentrale Konvertierung durch mehrere einzelne Wechselrichter.

Zentralwechselrichter
Zentralwechselrichter

Modulwechselrichter

Ein Modulwechselrichter ist ein Wechselrichter, der direkt am einzelnen Photovoltaikmodul angebracht wird. Modulwechselrichter spielen im Vergleich zu String- oder Zentralwechselrichtern jedoch nur eine untergeordnete Rolle, da sie einen geringeren Wirkungsgrad haben. Vor allem für großen Anlagen sind sie daher verhältnismäßig teuer. Außerdem sind Modulwechselrichter bei großen Photovoltaikanlagen sehr störanfällig, da  aufgrund der Vielzahl an Geräten ein erhöhtes Fehlerpotenzial besteht.

Die Anbringung am Modul hat außerdem den Nachteil, dass die Wartung und der Austausch der Wechselrichter erheblich aufwendiger wird. Vorteilhaft sind Modulwechselrichter bei kleinen mobilen Photovoltaikanlagen, bei denen die Licht-und Schattenverhältnisse häufig wechseln. Dann kann es nämlich sein, dass ein String- oder Zentralwechselrichter nicht mehr schnell genug reagieren kann und die Module keine optimale Leistung mehr abliefern.

Der Modulwechselrichter hingegen kann individuell und schnell auf sich ändernde Strahlungseinfälle am einzelnen Modul reagieren. Positiv ist auch, dass Modulwechselrichter nicht über Gleichstrom verkabelt werden müssen. Außerdem verbrauchen sie 50% weniger Kabel im Vergleich zu herkömmlichen PV-Anlagen.

Micro / Modulwechselrichter

Ein Inselwechselrichter ist ein spezieller Wechselrichter, der in sogenannten Inselanlagen eingesetzt wird, die nicht mit dem öffentlichen Stromnetz verbunden sind. Diese Wechselrichter können Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln und dabei die Frequenz und Spannung des erzeugten Stroms stabil halten, selbst wenn keine externe Netzverbindung besteht. Inselwechselrichter werden häufig in netzfernen Gebieten, abgelegenen Orten oder für autarke Systeme wie Wohnmobile, Boote oder Ferienhäuser eingesetzt, um eine zuverlässige Stromversorgung aus erneuerbaren Energiequellen wie Solarenergie oder Windenergie zu gewährleisten.

Sofar Inselwechselrichter
Sofar Inselwechselrichter

Ein Batteriewechselrichter ist ein Gerät, das in batteriegestützten Solarstromanlagen verwendet wird, um Gleichstrom (DC) von den Solarmodulen oder anderen Energiequellen aufzunehmen, in Wechselstrom (AC) umzuwandeln und ihn an das elektrische System des Hauses oder der Anlage zu liefern. Zusätzlich kann der Batteriewechselrichter den überschüssigen Strom zur Ladung der Batterien verwenden und bei Bedarf Energie aus den Batterien zurück in das System einspeisen. Dies ermöglicht eine effiziente Nutzung von Solarstrom, auch wenn die Sonne nicht scheint, indem die Energie in den Batterien gespeichert wird und bei Bedarf abgerufen wird. Batteriewechselrichter sind entscheidend für netzunabhängige Anwendungen oder für den Notstrombetrieb während Stromausfällen.

  • Batteriewechselrichter sind ein wichtiger Schlüssel für die Speicherung von PV-Energie zum Eigenverbrauch.
  • Batteriewechselrichter können mit unterschiedlichen Speichergrößen kombiniert werden, passend zum Bedarf.
  • Sie sind daher eine günstige Option, die Photovoltaik-Anlage um eine Solar-Speicher-Einheit nachzurüsten.
  • Preise für Batteriewechselrichter der bekanntesten Hersteller tendieren zwischen 1500 und 2500 Euro.
  • Beim Kauf entscheidet neben dem Preis auch die Kombinierbarkeit über das passende Produkt.
Batteriewechselrichter von Kostal und Batteriespeicher von BYD
Batteriewechselrichter von Kostal und Batteriespeicher von BYD

Ein Maximum Power Point (MPP) Tracker ist eine Funktion oder ein System, das in Wechselrichtern von Photovoltaikanlagen verwendet wird, um die maximale Leistung aus den Solarmodulen zu extrahieren. Die Funktion des MPP-Trackers besteht darin, kontinuierlich die Spannung und den Strom zu überwachen, die von den Solarmodulen geliefert werden, und den Punkt zu identifizieren, an dem die Leistungsausbeute der Solarmodule maximiert wird.

Die Solarmodule haben einen spezifischen Betriebspunkt, an dem sie die höchste Leistung erzeugen können, der als Maximum Power Point (MPP) bezeichnet wird. Dieser Punkt variiert je nach den Umgebungsbedingungen wie Sonneneinstrahlung, Temperatur und Verschattung. Der MPP-Tracker passt die Betriebsparameter des Wechselrichters kontinuierlich an, um sicherzustellen, dass der Betrieb der Solarmodule so nahe wie möglich am MPP erfolgt.

Durch die Optimierung des Betriebspunktes der Solarmodule kann der MPP-Tracker die Energieerzeugung der Photovoltaikanlage maximieren und damit die Gesamtleistung und Effizienz der Anlage steigern. Dies ist besonders wichtig, um sicherzustellen, dass die Anlage unter verschiedenen Umgebungsbedingungen optimal arbeitet und eine hohe Energieausbeute erzielt.

Ein String in Bezug auf Photovoltaik-Wechselrichter bezieht sich auf eine Gruppe von Solarmodulen, die elektrisch in Reihe geschaltet sind und gemeinsam an einen Wechselrichter angeschlossen werden. Diese Strings ermöglichen eine effiziente und praktische Verbindung mehrerer Solarmodule zu einer größeren Einheit, die dann in den Wechselrichter eingespeist wird.