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Definition Photovoltaik Wechselrichter

Photovoltaik Wechselrichter Fotovoltaik
PhotovoltaikPhotovoltaik
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Wechselrichter

Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, das Gleichstrom / Gleichspannung in Wechselstrom / Wechselspannungumwandelt oder wie in der Elektrotechnik bezeichnet umrichtet. Da Photovoltaikanlagen Gleichstrom / Gleichspannung erzeugen, und sowohl bei Netzgekoppelten (Wechselstromnetz) wie auch bei Netzunabhängigen Photovoltaikanlagen (Wechselstromverbraucher) Wechselstrom benötigt wird, kommt hier der Wechselrichter zum Einsatz.

Qualität des Photovoltaik Wechselrichters

Die Qualität des Wechselrichters ist enorm wichtig. Bei Umrichtung (Transformation) des Gleichstroms in Wechselstrom sollten die Verluste durch den Wechselrichter so gering wie möglich gehalten werden. Deshalb ist ein hoher Wirkungsgrad des Wechselrichters sehr wichtig. Die von der PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage
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produzierte Leistung sollte mit einem Minimum an  Verlusten umgewandelt werden. Hersteller werben oft mit dem maximalen Wirkungsgrad, also der Wirkungsgrad unter Volllast.

Da eine PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage
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aber sehr oft nur im Teillastbetrieb arbeitet, ist diese Wirkungsgradangabe nur zweitrangig. Besser ist der so genannte europäische  Wirkungsgrad. Dieser Wirkungsgrad berücksichtigt auch Teillastbereiche, was immer einen geringeren Wirkungsgrad des Wechselrichters zur Folge hat. Der Wirkungsgrad von Wechselrichtern allein ist nicht allein ausschlaggebend für den solaren Ertrag einer PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage
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. Der Gesamtwirkungsgrad der PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage
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ist hier von viel größerer Bedeutung.

Wechselrichter können einphasigem und dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom) erzeugen.

Netzunabhängige / Netzgekoppelte Photovoltaik Wechselrichter

Bei Netzunabhängigen Photovoltaikanlagen (Insellösungen - Berghütten, Wetterstationen und Wohnmobilen) ist ein so genannter Inselwechselrichter oder selbstgeführter Wechselrichter notwendig. Sie verwenden selbst abschaltbare Ventile (Transistoren). Bei Netzunabhängigen Photovoltaikanlagen ist der Wechselrichter oft im Laderegler enthalten.

Bei Netzgekoppelten Photovoltaikanlagen ist ein so genannter fremdgeführter Wechselrichter oder netzgeführter Wechselrichter notwendig. Sie verwenden meist nicht selbst abschaltbare Ventile (Dioden, Thyristoren oder Triaks). Netzgekoppelten Photovoltaikanlagen werden oft mit MPP- (Maximum Power Point) Trackern (Gleichspannungswandlern) kombiniert. Diese haben eine andere Spannung als die vom Netz vorgegebene.

Wechselrichter netzgekoppelte Photovoltaikanlagen

Es gibt aktuell 5 relevante Varianten von Wechselrichtern für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen.

Photovoltaik Zentralwechselrichter

Photovoltaik Zentralwechselrichter Fotovoltaik
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Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter sind große Wechselrichter, die in der Regel in einem eigenen Raum untergebracht sind und bei großen Photovoltaikanlagen eingesetzt werden. Die Photovoltaikmodule sind mit nur einem Strang verbunden. Diese Wechselrichter haben hohe Wirkungsgrade.

Photovoltaik Strangwechselrichter

Photovoltaik Strangwechselrichter Fotovoltaik
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Strangwechselrichter

Strangwechselrichter sind mit mehreren in Reihe geschalteten Solarmodulen verbunden. Jeder Wechselrichter hat seinen eigenen Strang. Diese Technik dient zur Minimierung von Mismatching. Sie sind die heute am weitesten verbreiteten Wechselrichter. Sie sollten immer mit in die Planung einbezogen werden, wenn sich Verschattungssituationen ergeben.

Mismatching bedeutet: Das schlechteste Modul in der Reihe bestimmt den Strom und damit auch die Leistung aller anderen Module. Mismatching führt zu einer schlechteren Leistung der PhotovoltaikanlagePhotovoltaikanlage
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.

Photovoltaik Master-Slavewechselrichter

Photovoltaik Master-Slave-Wechselrichter Fotovoltaik
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Master-Slave-Wechselrichter

Master-Slave Wechselrichter sind mehrere, parallel verschaltete Wechselrichter bei denen die Photovoltaikmodule wie beim Zentralwechselrichter an einem Strand mit allen Modulen verbunden sind. Der Masterwechselrichter schaltet je nach Bedarf die anderen Wechselrichter ab oder zu was zu einer Optimierung des MMP beiträgt. Diese Technik sorgt für einen optimalen Wirkungsgrad und wird gerne bei größeren Anlagen installiert. Zudem ist die Lebensdauer der Wechselrichter größer, da diese nicht ständig arbeiten.

Photovoltaik Teambetrieb Wechselrichter

Photovoltaik Teamberiebwechselrichter Fotovoltaik
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Teamberiebwechselrichter

Teambetrieb Wechselrichter verbindet die Vorteile der Strangwechselrichter mit der Technik der  Master-Slave Wechselrichter. Die Teambetriebanlage ist der Stranganlage sehr ähnlich und arbeitet bei hoher Einstrahlung genauso. Bei niedriger Einstrahlung ist es jedoch möglich einzelne Wechselrichter abzuschalten und die Arbeit vom benachbarten Wechselrichter übernehmen zu lassen. Die Abschaltung kann zu weit gehe, dass nur noch ein Wechselrichter für alle Photovoltaikmodule arbeitet.

Die Anzahl der aktiven Wechselrichter und die Anzahl der leistenden Photovoltaikmodule können somit dynamisch abhängig von Temperatur, Einstrahlung und Witterungsbedingungen variieren. Es ist möglich die Leistung von 50 Photovoltaikmodulen bei schwacher Leistung nur einem einzigen Wechselrichter zuzuweisen.

Somit erhöht sich deutlich der Wirkungsgrad bereits bei niedrigen Anlagenleistungen. Bereits bei 1% Anlagenleistung beträgt der Wirkungsgrad 93-94%. Dieser Wirkungsgrad wird in der Regel bis zur Nennleistung (Spitzenleistung der Anlage) beibehalten. In der Fachliteratur spricht man von einem „lastunabhängigen Wirkungsgrad“. Der Teambetrieb enthält eine Geräteredundanz. Fällt ein Wechselrichter aus, übernehmen die anderen Wechselrichter solange dessen Arbeit.

Der Teambetriebe ist ein patentiertes Konzept der Firma SMA.

Photovoltaik Modulwechselrichter

Photovoltaik Modulwechselrichter Fotovoltaik
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Modulwechselrichter

Modulwechselrichter werden am Photovoltaikmodul montiert und werden für Leistungen von 100Wp bis 1500Wp angeboten. Durch die Parallelschaltung werden Verluste aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungsstärke der Solarmodule verhindert. Jedes Solarmodul arbeitet unabhängig vom anderen. Dies ist ein entscheidender Vorteil im Gegensatz zu den anderen Wechselrichtern. Aber es gibt auch Nachteile.

Vorteile Modulwechselrichter:

  1. Es fällt kein ganzer Strang aus wenn ein Modul nicht mehr funktioniert oder verschattet ist.
  2. Geringe Gleichspannung.
  3. Anlage kann sehr einfach erweitert werden.

Nachteile Modulwechselrichter:

  1. Hoher Preis. Die Kosten pro KWp liegen deutlich höher als bei den anderen Wechselrichtern.
  2. Geringerer Wirkungsgrad als bei den anderen Wechselrichtern.
  3. Störanfälligkeit ist hoher, da hier viele einzelne Wechselrichter arbeiten.
  4. Verkabelung ist deutlich umfangreicher.
  5. Mehr Raum für die Unterbringung ist notwendig.

Hier ein Vergleich der verschieden Photovoltaik Wechselrichter Wirkungsgrade

Photovoltaik Wechselrichterwirkungsgrade Fotovoltaik
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Wechselrichterwirkungsgrade

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