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Sicherheitsrisiko: aleo solar warnt vor mangelhaften Anschlussdosen bei Solarmodulen

  Oldenburg, 08. Oktober 2014 - Wichtige Sicherheitswarnung! Der Solarmodulhersteller aleo solar AG i.L. (in Liquidation) warnt vor mangelhaften Anschlussdosen an bestimmten Solarstrommodulen: Bei abgebrochenen Steckverbindungen oder abgefallenen Dosendeckeln liegen elektrische ...

Top-Thema | Mittwoch, 8 Oktober 2014 | Kommentare

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Österreich: Preise von Solarstromanlagen gegenüber dem Vorjahr um 22 Prozent gesunken

Triefenstein, 02. April 2014 – Das Unternehmen PhotovoltaikZentrum – Michael Ziegler hat in Kooperation mit dem Beratungsunternehmen Dachgold e.U, bereits zum zweiten Mal die durchschnittlichen Preise von Photovoltaikanlagen in Österreich ...

Marktentwicklung | Mittwoch, 2 April 2014 | Kommentare

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Gehaltsstudie: Gehälter und Löhne der Solarbranche erstmalig veröffentlicht

Triefenstein, 17.10.2013 - Das Marktforschungsunternehmen PhotovoltaikZentrum - Michael Ziegler veröffentlicht erstmals die Daten der jährlich erscheinenden Gehaltsstudie "Das verdient die Solarbranche wirklich". Bisher konnte die Studie ausschließlich kostenpflichtig erworben werden ...

Marktentwicklung | Donnerstag, 17 Oktober 2013 | Kommentare

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Photovoltaik aktuell - Die TOP-Headlines der Woche!

-- Marktbelebung: Defibrilator-Hersteller entdecken Solarunternehmen als neue Zielgruppe -- -- Langeweile: Wechselrichter sucht neuen Wirkungsgrad -- -- Vermarktungszwang: BDEW wegen unheilbarer Neurose in Psychiatrie eingeliefert -- -- Hoch, runter, links rechts, ja was ...

Top-Thema | Montag, 30 September 2013 | Kommentare

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Photovoltaikstudie: Gehälter leicht gestiegen, Stimmung bei Arbeitnehmern auf dem Tiefpunkt

Triefenstein, 04. Juni 2013 – Die Gehälter in der Photovoltaikbranche sind gegenüber dem Vorjahr nur um 1,63% gestiegen. Die Beschäftigten sind im Vergleich zum Vorjahr unzufriedener mit ihrem Gehalt und ...

Marktentwicklung | Dienstag, 4 Juni 2013 | Kommentare

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Gehälter in der Solarbranche: Wie erfolgsversprechend sind variable Entgeltbestandteile überhaupt?

Triefenstein, 21. Mai 2013, Wie aus den aktuellen Daten der Gehaltsstudie des Unternehmens PhotovoltaikZentrum - Michael Ziegler hervorgeht, gehen immer mehr Solarunternehmen über auf variable Entgeltbestandteile. Machte das Grundgehalt eines ...

Marktentwicklung | Dienstag, 21 Mai 2013 | Kommentare

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Neue Photovoltaikstudie: Die bekanntesten Wechselrichterhersteller Deutschlands

Triefenstein, 02. Mai 2013, Die populärsten Wechselrichterhersteller in Deutschland sind laut einer aktuellen Studie des Marktforschers PhotovoltaikZentrum – Michael Ziegler die SMA Solar Technology AG, die Fronius International GmbH und ...

Marktentwicklung | Donnerstag, 2 Mai 2013 | Kommentare

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Wartung und Service bei Photovoltaikanlagen: Vertrauen ist gut, Kontrolle ist besser

Berlin/Triefenstein, 05. April 2013, Der Online-Marktplatz Milk the Sun und das Marktforschungsunternehmen PhotovoltaikZentrum - Michael Ziegler stellen erste Ergebnisse ihrer Marktstudie zum Thema Wartung, Instandhaltung, Pflege und Betrieb einer Photovoltaik-Anlage, ...

Marktentwicklung | Freitag, 5 April 2013 | Kommentare

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PhotovoltaikZentrum - Michael Ziegler ermittelt erneut den Bekanntheitsgrad von Wechselrichterherstellern

Triefenstein, 12. Dezember 2012, Das PhotovoltaikZentrum - Michael Ziegler wiederholt nach über drei Jahren die Onlinebefragung, bei der der Bekanntheitsgrad von Wechselrichterherstellern in Deutschland ermittelt werden soll. Neben dem Bekanntheitsgrad ...

Umfragen | Mittwoch, 12 Dezember 2012 | Kommentare

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PV MARKETING: Das Marketing-Magazin für die Solarbranche erscheint in der 6. Ausgabe

Bereits in der 6. Ausgabe erscheint das Marketingmagazin PV MARKETING. Die 6. Ausgabe des Magazins ist ab sofort erhältlich. In dieser Ausgabe widmen wir uns dem dritten und letzten Reihe ...

Produktneuheiten | Freitag, 30 November 2012 | Kommentare

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Wechselrichtertypen

Netzintegration spielt im Zusammenhang mit der erneuerbaren Stromerzeugung eine entscheidende Rolle. Die optimale Integration dieser dezentralen und fluktuierenden Erzeugungsleistung in das bestehende, auf unidirektionale Leistungsflüsse ausgelegte Verteilnetz gehört daher zu den wichtigsten Aufgaben.   Grundlegendes zum Wechselrichter

PV-Anlagen galten lange Zeit nur als „negative Verbraucher“ mit reiner Wirkleistungseinspeisung. Mit dem §6 des Erneuerbare-Energien-Gesetzes (EEG) und der BDEW-Mittelspannungsrichtlinie existieren für kleinere als auch für größere Anlagen diverse Systemanforderungen, die letztendlich alle auf eine bessere Integration dezentraler Erzeugungsanlagen in die Netze abzielen. Für das Niederspannungsnetz, das immerhin rund 85 Prozent der in Deutschland verfügbaren PV-Leistung aufnimmt, sind am 1. August 2011 grundlegend neue Anschlussregeln in Kraft getreten, die nun auch von kleinen und mittleren PV-Anlagen Systemdienstleistungen fordern. Darüber hinaus gibt es bereits weitergehende Ansätze für eine optimale Netzintegration erneuerbarer Erzeugungsleistungen: Ein umfassendes Energiemanagement auf Haushaltsebene, die Einbindung von Solarstrahlungsprognosen und die Nutzung dezentraler Speichersysteme weisen den Weg zum intelligenten Netz, dem „Smart Grid“. EEG 2012: Was hat sich geändert?

PV-Anlagen waren bislang nicht bzw. bei Großanlagen noch nicht eindeutig ins EEG-Einspeisemanagement integriert. Mit der verabschiedeten Gesetzesnovelle wird das Einspeisemanagement zukünftig auf alle PV-Anlagen ausgeweitet. Für die unterschiedlichen Größenklassen von PV-Anlagen werden jedoch differenzierte Anforderungen gestellt. Diese werden nachfolgend dargestellt.

  • PV-Anlagen > 100 kWp müssen neben der Möglichkeit der Fernabregelbarkeit auch Einrichtungen zum Abruf der Ist-Einspeisung vorhalten. Diese Vorgaben gelten für Neuanlagen ab dem 1.1.2012 und für Altanlagen mit einer Übergangsfrist ab dem 1.7.2012.
  • PV-Anlagen zwischen 30 und 100 kWp müssen vereinfachte Anforderungen (nur die Fernabregelbarkeit) erfüllen. Diese Vorgaben gelten für Neuanlagen ab dem 1.1.2012 und für Altanlagen, die nach dem 1.1.2009 errichtet worden sind, mit einer Übergangsfrist ab dem 1.1.2014.
  • PV-Anlagen < 30 kWp müssen die vereinfachten Anforderungen bei Neuinstallationen ab dem 1.1.2012 erfüllen. Alternativ kann eine Wirkleistungsreduzierung auf 70 % der installierten Leistung am Netzeinspeisepunkt erfolgen (Wahlmöglichkeit des Anlagenbetreibers).

Die praktische Umsetzung – insbesondere der 70%-Kappung – ist derzeit noch nicht abschließend geklärt. Eine Klärung ist jedoch vor dem Jahreswechsel zu erwarten. Die nachfolgende Übersicht stellt die verabschiedeten Änderungen noch einmal tabellarisch dar.  

Anlagen < 30kWp Anlagen 30 -100kWp Anlagen > 100 kWp Inbetriebnahme Vor 1.1.2012 Ab dem 1.1.2012 Vor 1.1.2009 1.1.2009 – 1.1.2012 Ab dem 1.1.2012 Vor dem 1.1.2012 Ab dem 1.1.2012 Technische Vorgaben zum Einspeisemanagement Keine  Fernabregelbarkeit oder 70% Kappung Keine Fernabregelbarkeit Fernabregelbarkeit und Abrufung der Ist-Einspeisung Erfüllung ab - 1.1.2012 . 1.1.2014 1.1.2012 1.7.2012 1.1.2012

Auch die Entschädigung bei Abregelungen im Rahmen von Einspeisemanagement-Maßnahmen („Härtefallregelung“) wird für Neuanlagen geändert. Die Neuregelung sieht demnach vor, dass die durch Einspeisemanagement-Maßnahmen bedingten Einnahmeverluste nur noch zu 95 % entschädigt werden. Erst wenn die entgangenen Einnahmen mehr als 1 % des Jahresertrages entsprechen, wird dieser Teil der entgangenen Vergütungen dann vollumfänglich, d.h. zu 100 %, entschädigt. Mit dieser Neuregelung verfolgt der Gesetzgeber das Ziel, dass der potentielle Anlagenbetreiber die vorliegende Netzsituation bei seinen Planungen stärker mit berücksichtigt. Diese Neuregelung gilt deshalb auch nur für Neuanlagen, die ab dem 1.1.2012 in Betrieb genommen werden.

Auf Bestandsanlagen findet die Änderung ausdrücklich keine Anwendung. Diese werden auch künftig vollumfänglich entschädigt. Nahezu alle Fachleute gehen von einem dauerhaften Anstieg des Solarstrom-Anteils im europäischen Energiemix aus. Neben der weiteren Senkung der Stromgestehungskosten ist die optimale Netzintegration der Photovoltaik daher von entscheidender Bedeutung. Wechselrichter als flexible, leistungselektronische Stellglieder können die damit verbundenen Systemmanagement-Aufgaben hervorragend übernehmen. Die jeweils geltenden Regularien für den Netzanschluss dezentraler Stromerzeuger orientieren sich bislang am Aufbau des Verbundnetzes, der durch mehrere, hierarchisch angeordnete Spannungsebenen gekennzeichnet ist. Maßgeblich ist in der Regel die Spannungsebene, in die die jeweilige Erzeugungsanlage einspeist, wobei Höchst, Hoch-, Mittel- und Niederspannungsebene unterschieden werden.  

DENA - Die Spannungsebenen im deutschen Verbundnetz

Bild: Die Spannungsebenen im deutschen Verbundnetz (Quelle: DENA)

Verwendungsarten von Wechselrichtern nach Verbrauchsart

Inselwechselrichter: Hier wird der Strom aus einer Photovoltaikanlage zur dezentralen Versorgung von handelsüblichen Geräten mit Wechselstrom, insbesondere bei autonomen, nicht ans öffentliche Netz angeschlossenen Anlagen, gespeist.

Netzgekoppelte Wechselrichter: Dient zur Einspeisung der Photovoltaikanlagenenergie ins öffentliche Netz. Hier wird eine passende sinusförmige, mit dem Netz synchronisierte Ausgangsspannung gefordert.

Arten von Wechselrichter nach Anlagenart

Grundsätzlich hat der Wechselrichter in PV-Anlagen die Aufgabe, den vom PV-Generator gelieferten Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom umzuwandeln und ihn ins Netz einzuspeisen.

Dabei unterscheidet man:

  • Modulwechselrichter
  • String/Multistringwechselrichter
  • Zentralwechselrichter
  • Master/Slave Konzepte

Für welchen Typ man sich entscheidet, hängt vor allem vom angestrebten Leistungsbereich und vom Systemdesign der PV-Anlage ab.

Modulwechselrichter

Modulwechselrichter werden am Solarmodul montiert und werden für Solarmodul-Leistungen von 100 Wp bis 1400 Wp angeboten. Ein Trenntransformator dient der Sicherheit.  Der Vorteil dieses Wechselrichters liegt insbesondere darin, dass Mismatching-Verluste ausgeschlossen sind. Als Nachteile erweisen sich der im Vergleich zu anderen Wechselrichtertypen geringe Wirkungsgrad, der umgerechnet auf die Leistung relativ hohe Preis sowie die Tatsache, dass die Geräte zusammen mit dem Modul direkt auf dem Dach unterbracht werden müssen, was sowohl die Fehleranalyse als auch den Austausch erschwert. Modulwechselrichter spielen deshalb nur eine untergeordnete Rolle im PVMarkt.

Stringwechselrichter

Stringwechselrichter sind mit einem Kabel mit mehreren in Reihe geschalteten Solarmodulen verbunden. Sie sind die heute am weitesten verbreiteten Wechselrichter in der Photovoltaik. Beim Einsatz von Stringwechselrichtern (Strangwechselrichtern) teilt man den PV-Generator in Stränge auf und schließt diese an den Wechselrichter an. Der große Vorteil dieses dezentralen Konzepts liegt darin, dass man jeweils die Module zusammenbringen kann, die den gleichen Bedingungen unterliegen. Mismatching-Verluste und Verschattungseinbußen lassen sich dadurch minimieren. Je nach Gesamtzahl der Module setzt man pro Anlage viele oder auch nur einen Stringwechselrichter ein. Je nach Anlagengröße und äußerer Umstände bieten sich auch Multistringwechselrichter an. Er verfügt über mehrere MPP-Tracker (MPP = Maximum Power Point), wodurch man die Möglichkeit hat, auch Stränge unterschiedlicher Modulzahl, Neigung oder Ausrichtung zusammenzufassen. Bei mehreren MPPTracker lassen sich die Betriebspunkte der einzelnen Modulstränge individuell einstellen. Stringwechselrichter empfehlen sich besonders für kleine bis mittelgroße Anlagen im Leistungsbereich von 2 bis 30 kW. Mit größeren Stringwechselrichtern lassen sich Anlagen bis etwa 100 kW realisieren aber auch schon darüber.

Zentralwechselrichter

Plant man eine große bis sehr große PV Anlage, also mit Leistungen ab etwa 30 kW bis in den MW-Bereich, wird der Zentralwechselrichter interessant. Bei diesem zentralen Konzept fasst man viele Modulstränge zusammen und schließt sie (in der Regel über einen Generatoranschlusskasten) an einen Wechselrichter an. Dieses Konzept eignet sich insbesondere für Fälle, bei denen die PV Module nahezu gleichen Bedingungen (Neigung, Ausrichtung) unterliegen. Zentralwechselrichter werden hauptsächlich in Großanlagen eingesetzt, bei denen Stringwechselrichter, die dann in hoher Zahl notwendig wären, aus Kosten- und Wartungsgründen nicht mehr effektiv sind. Überwachung und Wartung lassen sich bei Zentralwechselrichtern sehr einfach realisieren. Um Ertragseinbußen zu minimieren, bieten die namhaften Hersteller Serviceverträge an. Meist basieren die Servicevereinbarungen auf einer Kommunikationslösung, die eine ständige Anlagenüberwachung ermöglicht. Großer Nachteil ist, dass bei einer Störung der gesamte Anlagenteil außer Betrieb ist. Es wird oft mit hohen Wirkungsgraden der Wechselrichter geworben. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidet jedoch nicht allein über den Gesamtwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage, sondern alle weiteren Komponenten ebenso wie Reihen- oder Parallelschaltung.

Master-Slave-Konzept

Beim Master-Slave-Betrieb wird gegenüber der klassischen PV-Anlage der Zentralwechselrichter durch mehrere parallelgeschaltete Wechselrichter ersetzt. Der Generator mit der DC-Sammelleitung bleibt unverändert, allerdings werden nur die Geräte aktiviert, die für die Verarbeitung der aktuell vom PV-Generator angebotenen Leistung notwendig sind. Die Leerlaufverluste der nicht benötigten Wechselrichter werden vermieden. Damit steigen der Wirkungsgrad und die Präzision der MPP-Ermittlung im Teillastbereich (bis ca. 50% der Nennleistung) deutlich an. Unabhängig von der Bezeichnung weisen alle Master-Slave-Konzepte die beschriebene Struktur auf und unterscheiden sich nur unwesentlich durch unterschiedliche Zuschaltkriterien der Wechselrichter. Der Ertragsgewinn ist umso größer, je höher die Grundverluste des verwendeten Wechselrichters sind. Bei mittleren und hohen Leistungen ändert der Master-Slave-Betrieb allerdings nichts am Nutzungsgrad der Gesamtanlage, da die Mismatchingverluste gegenüber der Anlage mit Zentralwechselrichter unverändert bleiben.

SMA - Zusammenstellung der heute üblichen Konzepte für große PV-Anlagen

Bild: Zusammenstellung der heute üblichen Konzepte für große PV-Anlagen (Quelle: SMA)

Aufstellungsort und Montage von Wechselrichtern

Eng mit der Größe der Anlage hängt der Aufstellungsort des Wechselrichters zusammen. Dominieren bei Dachanlagen im Privatbereich der Keller, der Hauswirtschaftsraum oder auch der Dachboden, so steht bei PV Anlagen auf Hallendächern in Industriegebieten oft ein eigener Raum für den Wechselrichter zur Verfügung. Handelt es sich dagegen um Freiflächenanlagen oder Anlagen im landwirtschaftlichen Umfeld, ist an einen Außeneinsatz zu denken. Häufig werden auch begehbare Betonstationen mit Mittelspannungstransformator eingesetzt. Angesichts dieser vielfältig möglichen Umgebungsbedingungen spielen beim Wechselrichter der ausreichende Betriebstemperaturbereich und die richtige Schutzart eine große Rolle. Geräte für den Inneneinsatz werden mit IP20 bis IP44 angeboten, im Außeneinsatz benötigt man die Schutzklassen IP54 bis IP65.

Grundsätze zur Aufstellung von Wechselrichtern: - Kühle Umgebungstemperaturen erhöhen den Wirkungsgrad. - Die Wärmeabfuhr des Wechselrichters muss beachtet werden. Abstände zu Bauteilen und weiteren Wechselrichtern ausreichend groß dimensionieren. - Wechselrichter geben Klick-, Pfeif,- oder Brummgeräusche von sich ab. - Die Distanz auf der Wechselstromseite zum Einspeisezähler verhindern um Leitungsverluste zu minimieren. - Montagerichtlinien der Wechselrichterhersteller unbedingt einhalten. - Brandschutz beachten.

Wie funktioniert die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom?

Wechselrichter wandeln Gleichstrom in Wechselstrom. Gleichstrom produziert einen Stromfluss in eine Richtung während der Wechselstrom schnell die Richtung des Stroms von einer Seite auf die andere ändert. Die Frequenz des Wechselstroms ist in Deutschland in der Regel 50 Hertz.

Jeder Zyklus umfasst die Bewegung der Strom in eine Richtung und später in die andere. Dies bedeutet, dass die Richtung des Stroms 100 Mal pro Sekunde ändert. Die Änderungen in der Spannung folgen dem Sinus-Gesetz so dass der Strom auch eine Sinuskurve folgt.

Die Umwandlung von Gleichstrom auf Wechselstrom kann auf verschiedene Weise geschehen. Der beste Weg hängt davon ab, wie sehr sie sich der idealen Sinuskurve ähneln soll damit ein ordnungsgemäßer Betrieb der Ladung des Wechselstroms durchgeführt wird. Diese Umwandlung kann mittels verschiedenster Topologien und Konzepte durchgeführt werden. Nachfolgend daher eine kurze Übersicht über die für die Modulkompatibilität relevanten Wechselrichter-Eigenschaften sowie die am Markt verfügbaren Modultechnologien.

Wechselrichter mit oder ohne Trafo

Lange Zeit dominierten auf dem Photovoltaik-Markt Wechselrichter mit integrierten Transformatoren, also mit einer galvanischen Trennung. Seit einigen Jahren setzen sich jedoch verstärkt transformatorlose Wechselrichter auf dem Markt durch, die mit einigen Vorteilen gegenüber der herkömmlichen Variante aufwarten können. Das Hauptargument für einen transformatorlosen Wechselrichter ist der Wegfall der Umwandlungsverluste im Trafo, was sich in einem höheren Wirkungsgrad bis etwa 98 % bemerkbar macht gegenüber Wechselrichtern mit Trafo, die einen Wirkungsgrad bis etwa 96%. Hinzu kommen Materialeinsparungen, die ein geringeres Gewicht bei gleicher Nennleistung zur Folge haben und letztlich die Kosten senken.

Wegen der hohen Spannungen auf der Gleichspannungsseite ergeben sich jedoch erhöhte Anforderungen an die Sicherheit, die bei der Projektierung eingeplant werden müssen. Für einen Wechselrichter mit Transformator spricht, dass bei dessen Einsatz der Photovoltaik-Generator sowohl positiv als auch negativ geerdet werden kann. Dies ist bei der Verwendung einiger Dünnschicht-Modultypen von Bedeutung, weil diese eine negative Erdung des Generators verlangen. Bei trafolosen Wechselrichtern ist dies nicht immer möglich. Hier ist das Generatorpotenzial durch die Elektronik vorgegeben, meistens in Form einer in etwa symmetrischen Aufteilung ins Positive und Negative. Ebenfalls durch die Elektronik vorgegeben ist ein gewisser Wechselstrom-Anteil auf der DC-Seite: Gerade die besonders effizienten Topologien lassen das Potenzial des PV-Generators mit halber Netzamplitude schwingen. Diese Potenzialschwingung kann jedoch immer dann problematisch werden, wenn die PV-Module hohe parasitäre Kapazitäten aufweisen – in diesem Fall entstehen kapazitive Ableitströme. Einige Dünnschichtmodultypen lassen sich aber auch ohne Einschränkung mit trafolosen Wechselrichtern kombinieren. Bei der Kombination von Modulen und Wechselrichtern sollte man stets die herstellerspezifischen Freigaben beachten.

Diese Ausführungen zeigen deutlich, dass die Auswahl eines geeigneten Wechselrichters sich niemals nur allein auf den angestrebten Wirkungsgrad oder die Größe und Umgebung der Anlage beziehen darf, sondern in erster Linie im Zusammenhang mit den verwendeten Modulen betrachtet werden muss. Die Hersteller von PV-Modulen und Solar-Wechselrichtern arbeiten aus diesem Grunde zunehmend zusammen. Einige Modulhersteller geben mittlerweile in ihren technischen Unterlagen Hinweise zu geeigneten Wechselrichterarten und zur Erdung des Generators an. Von großer Wichtigkeit ist außerdem die Überprüfung, ob die Spannungsbereiche von Modul und Wechselrichter zueinander passen. Die notwendigen Angaben findet man in den jeweiligen Datenblättern, die man von den Webseiten der Hersteller herunterladen kann. Darüber hinaus geben die kostenlosen Auslegungsprogramme der Wechselrichterhersteller eine äußerst praktische Hilfestellung, das geeignete Gerät für jede technische Umgebung zu finden, so dass am Ende nicht nur der Planer/Installateur, sondern auch der Kunde mit seiner Solarstromanlage und deren Wirkungsgrad rundum zufrieden ist.

Europäischer Wirkungsgrad

Ein wesentlicher Beurteilungspunkt für die Wahl des Wechselrichters ist der Wirkungsgrad. Um unterschiedliche Bedingungen für die Berechnung zu vermeiden, wurde mit dem europäische Wirkungsgrad eine Methodik festgelegt, die es ermöglicht einen möglichst praxisnahen Vergleich von Wechselrichtern durchzuführen.

Die Leistung eines Wechselrichters - über seinen Leistungsbereich - ist nicht konstant. Der europäische Wirkungsgrad fasst bestimmte Teillastbereiche eines Wechselrichters zu einem Ganzen zusammen. Die verschiedenen Bereiche werden mit Faktoren belegt, die den durchschnittlichen Betriebszuständen eines Wechselrichters in Europa entsprechen. In Bereichen niedriger Leistung ist der Wirkungsgrad relativ ungünstig. Mit steigender Leistung nimmt er zu und erreicht seinen maximalen Wirkungsgrad im Lastbereich von 50%-100% der Nennleistung.

Der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidet jedoch nicht allein über den Gesamtwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage, sondern alle weiteren Komponenten ebenso wie die Verkabelung der Reihen- oder Parallelschaltung.

Übersicht Vor- und Nachteile von Wechselrichter mit/ohne Transformator

Wechselrichter mit Transformator

+ galvanische Trennung zwischen AC und DC
+ einfache Funktionsweise
- schlechter Wirkungsgrad
- große Wärmeentwicklung
- größere Verluste im Trafo

Wechselrichter ohne Transformator

+ höher Wirkungsgrad
+ Kleine Bauform/ Wärmeentwicklung
+ Neuster Stand der Technik
- keine galvanische Trennung
- höhere Störempfindlichkeit

Wechselrichter mit Transformator

Bei diesen Geräten ist der Solargenerator prinzipiell frei floatend gegenüber Erdpotential. Jedoch kann entweder durch interne oder externe Widerstände die Solargeneratorspannung sowohl symmetrisch als auch unsymmetrisch zum Erdpotential aufgeteilt werden.

Vorteile:

  • Nur geringe Ableitströme
  • Kein Potentialunterschied zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde (bei geerdetem Minuspol)

Nachteile:

  • Vergleichsweise niedriger Wirkungsgrad
  • Erdung des Minuspols meist über externes Zusatzgerät notwendig

Trafolose Wechselrichter mit Hochsetzsteller und geteiltem Spannungszwischenkreis

Bei Wechselrichtern dieser Topologie teilt sich die Solargeneratorspannung symmetrisch oder unsymmetrisch zum Erdpotential auf. Zusätzlich kann ein Spannungsripple mit 100 Hz und kleiner Amplitude überlagert sein.

Vorteile:

  • Nur geringe Ableitströme
  • Hoher Wirkungsgrad

Nachteile:

  • Potentialdifferenz zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde

Trafolose Wechselrichter mit Hochsetzsteller

Bei Wechselrichtern dieser Topologie teilt sich die Solargeneratorspannung unsymmetrisch zum Erdpotential auf. Zusätzlich ist ein Spannungsripple mit 50 Hz und halber Netzspannung überlagert.

Vorteile:

  • Hoher Wirkungsgrad

Nachteile:

  • Ableitströme möglich
  • Potentialdifferenz zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde

Trafolose Wechselrichter ohne Hochsetzsteller (Direkteinspeiser)

Bei Wechselrichter dieser Topologie teilt sich die Solargeneratorspannung symmetrisch zum Erdpotential auf. Zusätzlich ist ein Spannungsripple mit 50 Hz und halber Netzspannung überlagert. Da diese Konzepte auf nur einer Umwandlungsstufe beruhen, sind sehr hohe Wirkungsgrade möglich.

Vorteile:

  • Sehr hoher Wirkungsgrad

Nachteile:

  • Ableitströme möglich
  • Potentialdifferenz zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde

Trafolose Wechselrichter mit einpolig geerdetem Solargenerator

Bei Wechselrichtern dieser Topologie ist ein Anschluss des Solargenerators direkt mit dem Neutralleiter verbunden.

Vorteile:

  • Nur geringe Ableitströme
  • Kein Potentialunterschied zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde

Nachteile:

  • Bisher vergleichsweise niedriger Wirkungsgrad

Zusammenfassung

Folgende Merkmale sollte ein Solar-Wechselrichter aufweisen, um den oben genannten Problemstellungen gerecht zu werden:

  • Minimale Spannungsripple, daher nur geringe Ableitströme
  • Kein Potentialunterschied zwischen negativem Solargeneratorpol und Erde
  • Hoher Wirkungsgrad
  • Keine externe Erdung über Zusatzgeräte notwendig
  • Möglichst großer Eingangsspannungsbereich
  • Geringes Gewicht

Quellen: SMA, TÜV Rheinland, PV Konferenz Bad Staffelstein 2011