Was ist ein Solarwechselrichter und wie funktioniert er?

Solar-Wechselrichter sind wichtige PV-Komponenten. Hier erfahren Sie, was ein Solar-Wechselrichter ist und was er sonst noch kann.

Ein Solar-Wechselrichter
Ein Solar-Wechselrichter
Ressource: https://youtu.be/HBKwrB3fhOE

Er gilt als das "Herz" einer PV-Anlage, aber was ist ein Solarwechselrichter? Wenn Sie dies lesen, haben Sie wahrscheinlich viele Fragen über den Wechselrichter einer Photovoltaikanlage, wie Solarwechselrichter auch genannt werden. In diesem Artikel erhalten Sie einen kurzen, aber detaillierten Überblick über das Gerät: Wir erklären, was diese wichtigen Wechselrichter sind, welche Rolle sie in Photovoltaikanlagen spielen und wie sie sich von normalen Wechselrichtern unterscheiden.

Was ist ein Solarwechselrichter?

Zunächst die Definition eines Solarwechselrichters: Ein Wechselrichter ist eine Art elektrisches Gerät, das die DC-Elektrizität auf der einen Seite, wandelt sie in AC-Elektrizitätund gibt sie dann in Form von Strom und Spannung als nutzbare Energie ab. Hier ist der Grund, warum das passieren sollte:

Gleichstrom ist die Art von Elektrizität, die von Sonnenkollektoren erzeugt wird. Wechselstrom hingegen ist die Art von Strom, die die meisten Elektrogeräte verwenden. Ein Wechselrichter für eine Solaranlage ist daher das Gerät in einer PV-Anlage, das den Strom der Anlage in eine Form umwandelt, die verschiedene Verbraucher wie Haushaltsgeräte und Industrieanlagen nutzen können.

Wie Sie auf den Bildern der Solarwechselrichter in diesem Beitrag sehen können, handelt es sich bei dem Gerät um einen Kasten, der in der Regel an einer Wand oder auf einer erhöhten Plattform (bei einem Freiflächensystem) oder auf dem Dach (bei einem Aufdachsystem) angebracht wird. Je nach System kann der Wechselrichter an ein Speichersystem, das Netz oder beides angeschlossen werden.

Was macht ein Solar-Wechselrichter?

Jetzt, da wir wissen, was ein Solarwechselrichter ist, welche Funktion hat er in einer PV-Anlage? Schauen wir uns nun die Funktion des Solarwechselrichters genauer an. Oder anders ausgedrückt, warum Ihre Solaranlage einen speziellen Wechselrichtertyp, den Solarwechselrichter, benötigt.

Solarmodule geben Gleichstrom über einen Prozess ab, der als photovoltaischer (PV) Effekt. Wenn das Sonnenlicht auf die PV-Zellen des Solarmoduls trifft, löst es Elektronen aus den Atomen und verursacht einen Stromfluss. Dieser Strom fließt jedoch nur in eine Richtung (Gleichstrom).

Der Solarwechselrichter nutzt diesen Gleichstrom, um daraus Wechselstrom zu erzeugen, d. h. Strom, der innerhalb einer Minute mehrmals seine Richtung ändert. Je nach Konfiguration kann dies in einem "Nur-Netz"-System oder in einem "Solar-Wechselrichter- und Batterie"-System geschehen: Lesen Sie weiter, um mehr über diese Wechselrichtersysteme zu erfahren.

Ein Solarwechselrichter- und Batteriesystem und seine Komponenten
Ein Solarwechselrichter- und Batteriesystem und seine Komponenten
Ressource: https://youtu.be/x-05gKrdg3U

Solarwechselrichter-Systeme

Der Wechselrichter spielt in jeder PV-Anlage eine entscheidende Rolle, da er für die Umwandlung von Strom und Spannung in eine besser nutzbare Form verantwortlich ist. In verschiedenen PV-Systemen werden auch unterschiedliche Wechselrichter verwendet. Dazu gehören netzunabhängige, netzgebundene und hybride Solarwechselrichtersysteme. Denn obwohl sich der Zweck und die Funktion des Wechselrichters nicht ändern, gibt es doch einige Aspekte wie z. B. die Anwendung, die im Folgenden erläutert werden.

Netzgekoppelter Solarwechselrichter

Ein netzgekoppelter Solarwechselrichter ist die Art von Wechselrichter, die Sie bei einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage verwenden. Er wandelt Gleichstrom von den PV-Paneelen in Wechselstrom um, der in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Das Energieversorgungsunternehmen zahlt dann für den Strom.

Der netzgekoppelte Wechselrichter muss in der Lage sein, seinen AC-Ausgang mit dem Stromnetz zu synchronisieren. Netzfrequenz und die Phase anpassen. So wird sichergestellt, dass der von der PV-Anlage erzeugte Strom reibungslos in das Netz eingespeist werden kann. Meistens handelt es sich um einen Direktwechselrichter ohne Batteriespeicher.

Netzunabhängiger Solar-Wechselrichter

Ein netzunabhängiger Solarwechselrichter wird normalerweise in einer Photovoltaikanlage verwendet, die nicht an das Stromnetz angeschlossen ist. Mit anderen Worten, es handelt sich um einen Solarwechselrichter mit Batteriespeicher, der mit einer Reihe von Modulen verwendet wird, aber meist an Orten, die nicht an das Stromnetz angeschlossen sind.

Netzunabhängige Solarwechselrichter sind so konzipiert, dass sie Energie laden und in Batterien speichern können, um eine ununterbrochene Stromversorgung zu gewährleisten. Außerdem müssen sie über einen Laderegler verfügen. Der Regler dient dazu, eine Überladung der Batterien zu verhindern.

Hybrid-Solarwechselrichter

Ein Hybrid-Solarwechselrichter ist ein Wechselrichtertyp, der sowohl in netzgekoppelten als auch in netzunabhängigen Photovoltaikanlagen eingesetzt werden kann. Er kann sowohl als netzgekoppelter als auch als netzunabhängiger Wechselrichter fungieren, was ihn zu einer vielseitigen Option für einige PV-Anlagen macht. Hier ist seine Funktionsweise:

Wenn das Netz verfügbar ist, arbeitet der Hybrid-Wechselrichter wie ein netzgebundener Wechselrichter und speist Wechselstrom in das Versorgungsnetz ein. Wenn das Netz nicht verfügbar ist, schaltet er in den netzunabhängigen Modus und versorgt die Geräte vor Ort mit Strom aus den Batterien. Diese Wechselrichter können bei Bedarf sogar Batterien über das Netz aufladen.

Solar-Wechselrichter in einer PV-Anlage für Wohngebäude
Solar-Wechselrichter in einer PV-Anlage für Wohngebäude
Ressource: https://powerforum.co.za

Andere Verwendungen von Solarwechselrichtern

Wie wir gerade festgestellt haben, besteht die Hauptfunktion eines Solarwechselrichters darin, den Gleichstrom einer Solaranlage in Wechselstrom umzuwandeln. Aber das ist noch nicht alles. Die Funktion eines Solarwechselrichters geht über die Stromumwandlung hinaus. Moderne Wechselrichter sind technologische Geräte, die mit High-Tech-Funktionen wie MPPT und Energieüberwachungsoptionen ausgestattet sind. Zu den weiteren Verwendungszwecken von Solarwechselrichtern gehören daher die unten aufgeführten.

Netzanschluss und Interaktion

Wechselrichter für Solaranlagen haben sich seit ihren Anfängen in der Entwicklung der Solarenergie stark weiterentwickelt. Moderne Geräte sind reich an Funktionen, einige Modelle umfassen Wi-Fi und Mobiltelefonie Konnektivität sowie die Fähigkeit, sich mit dem intelligenten Netz zu verbinden und mit ihm zu interagieren.

Die meisten Menschen, die Sonnenkollektoren auf ihren Häusern installieren, wollen eines von zwei Dingen tun: entweder komplett vom Stromnetz unabhängig werden oder ihre Abhängigkeit vom Stromnetz verringern. Es gibt jedoch noch eine dritte Möglichkeit, nämlich die Nutzung des Stromnetzes als Backup, während Sie den Großteil Ihres Strombedarfs mit Hilfe der Sonne erzeugen.

An dieser Stelle kommt ein netzgekoppelter Solarwechselrichter ins Spiel. Diese Geräte sind so konzipiert, dass sie Ihre PV-Anlage an das Stromnetz anschließen, so dass Sie überschüssigen Strom an das Netz zurückverkaufen können (Net Metering), während Sie bei Bedarf weiterhin Strom aus dem Netz beziehen können.

Maximum Power Point Tracking

Wie wir bereits kurz erwähnt haben, ist MPPT eine Funktion, die es dem Solarwechselrichter ermöglicht, die maximal mögliche Leistung aus der PV-Anlage zu gewinnen. Dies ist einer der Vorteile von Solarwechselrichtern, wenn es darum geht, das Beste aus Ihrer PV-Anlage herauszuholen.

Solarmodule haben eine komplexe Beziehung zwischen Spannung, Strom und Widerstand. Diese Beziehung führt zu dem, was als "Leistungskurve." Im Wesentlichen ist die Leistungskurve ein Diagramm, das zeigt, wie viel Strom Ihre Solarmodule bei einer bestimmten Spannung und Stromstärke erzeugen können.

Der Punkt maximaler Leistung ist der Punkt auf der Leistungskurve, an dem das Modul die höchste Leistung erzeugt. Das Ziel von MPPT ist es, sicherzustellen, dass die PV-Anlage immer am oder in der Nähe des Punktes maximaler Leistung arbeitet, unabhängig von Änderungen der Bedingungen wie Temperatur und Sonneneinstrahlung.

Energieüberwachung

PV-Solarwechselrichter verfügen heute auch über Energieüberwachungsfunktionen, mit denen Sie verfolgen können, wie viel Strom Ihre PV-Anlage erzeugt. Diese Informationen können aus einer Reihe von Gründen nützlich sein, darunter:

  • Nachverfolgung Ihrer Solarproduktion, um zu sehen, wie gut Ihr System funktioniert
  • Überwachung Ihres Energieverbrauchs, um festzustellen, wo Sie Anpassungen vornehmen können
  • Sicherstellen, dass Ihr System die erwartete Energiemenge erzeugt

Solarwechselrichter mit Energieüberwachungsfunktionen verfügen in der Regel über ein LCD-Display, das Echtzeitdaten zur Stromerzeugung sowie historische Daten anzeigt, anhand derer Sie Ihre Fortschritte im Laufe der Zeit verfolgen können.

Einige Modelle sind auch mit webbasierten Portalen ausgestattet, über die Sie diese Informationen aus der Ferne abrufen können. Dies kann nützlich sein, wenn Sie eine große PV-Anlage oder mehrere Anlagen an verschiedenen Standorten installiert haben.

Solarwechselrichter vs. normaler Wechselrichter
Solarwechselrichter vs. normaler Wechselrichter
Ressource: https://www.youtube.com/watch?v=9uJXxrK2MLw

Solar-Wechselrichter VS Normaler Wechselrichter

Wie Sie sehen können, sind Solarwechselrichter wichtige Geräte für PV- oder Solaranlagen. Sie tragen dazu bei, eine brauchbare Spannung oder einen brauchbaren Strom zu gewährleisten, neben anderen Funktionen wie der Leistungsoptimierung. Aber was unterscheidet sie von normalen (nicht-solaren) Wechselrichtern?

Der Hauptunterschied zwischen einem Solarwechselrichter und einem normalen Wechselrichter besteht darin, dass Solarwechselrichter speziell für die Verwendung mit PV-Anlagen konzipiert sind. Das bedeutet, dass sie über Funktionen wie MPPT und Energieüberwachung verfügen, die speziell auf Solaranwendungen zugeschnitten sind.

Solarwechselrichter sind in der Regel auch effizienter als herkömmliche Wechselrichter, da sie in der Regel nach den Normen und Werten der Solarindustrie gebaut werden, wobei einige Modelle folgende Werte aufweisen Effizienzwerte von bis zu 98%. Das ist wichtig, denn es bedeutet, dass mehr Strom für Ihr Haus oder Ihr Unternehmen zur Verfügung steht.

Dies sind einige der Merkmale, die PV-Wechselrichter auszeichnen, unabhängig davon, ob es sich um einen wandmontierten, einen dachmontierten oder einen tragbaren Solarwechselrichter handelt. Hinzu kommt, dass Solarwechselrichter in der Regel eine längere Garantie haben als herkömmliche Wechselrichter. Viele Hersteller von Solarwechselrichtern bieten beispielsweise eine 5-Jahres-Garantie und mehr, während die meisten normalen Wechselrichter nur eine 1- oder 2-Jahres-Garantie haben.

Schlussfolgerung

Der PV-Wechselrichter ist ein unverzichtbares Gerät in jeder Solarenergieanlage. Ohne ihn können Sie keinen Wechselstrom erzeugen, also die Art von Strom, die die meisten Haushaltsgeräte und Industrieanlagen nutzen. Die heutigen Wechselrichter sind bereits mit zahlreichen Funktionen ausgestattet, die es Ihnen ermöglichen, das Beste aus Ihrer PV-Anlage herauszuholen, ganz gleich, ob Sie netzunabhängig arbeiten oder einfach nur Ihre Abhängigkeit vom Stromnetz verringern möchten.

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