Wechselrichter
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Bild SMAEine Solarstromanlage ist nur so gut wie ihr Wechselrichter. Er wandelt den Gleichstrom aus den Solarzellen in Wechselstrom. Seine Qualität und das Zusammenspiel mit den Modulen haben maßgeblichen Einfluss auf den Ertrag. Prinzipiell unterscheidet man zwischen "netzgekoppelten Wechselrichtern" zur Einspeisung des erzeugten Stroms ins öffentliche Netz und "Inselwechselrichtern" die zum Betrieb von konventionellen Wechselstromverbrauchern ohne Anschluss ans öffentliche Netz geeignet sind.

Der Wechselrichter übernimmt folgende Aufgaben in der Solaranlage:

  • Umwandlung des von den Modulen gelieferten Gleichstroms in netzkonformen Wechselstrom.
  • Anpassung des Arbeitspunktes an den MPP (Maximum Power Point) der Solarmodule um eine maximale Energieausbeute zu gewährleisten.
  • Betriebsüberwachung und Meldeeinrichtung (Anzeige von Fehlern, Anzeige der augenblicklichen Leistung, etc.)
  • DC (Direct Current = Gleichstrom) und AC (Alternating Current = Wechselstrom) Schutzeinrichtungen z.B. Verpolungsschutz, Überlastschutz, Trenneinrichtung, etc.

 

Die Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom ist jedoch verlustbehaftet. Werden also z.B. 1000W von den Modulen abgegeben an den Wechselrichter, so gibt dieser max. 960 Watt an das Stromnetz weiter. Das Verhältnis der abgegebenen Leistung zur zugeführten Leistung wird als Wirkungsgrad bezeichnet. Dabei geben die Hersteller einen maximalen Wirkungsgrad an (bis zu 98%) und einen sogenannten europäischen Wirkungsgrad. Der europäische Wirkungsgrad wurde geschaffen, um einen praxisnäheren Wert zum Vergleich von Wechselrichtern zu haben.

Dazu einige Erklärungen:
Der Wechselrichter hat nicht über den gesamten Leistungsbereich den gleichen Wirkungsgrad, wie aus der Grafik ersichtlich ist (rote Linie). Bei sehr niedriger Leistung ist der Wirkungsgrad relativ gering, steigt dann stark an und hat meist den maximalen Wirkungsgrad 50%-100% der Nennleistung. Die Angabe des maximalen Wirkungsgrades ist für den Marktvergleich wenig aussagekräftig, da sich der Wechselrichter über einen großen Teil seiner Betriebszeit im Teillastbereich befindet.

Der "europäische Wirkungsgrad" trägt dem Rechnung, indem er die verschiedenen Teillastbereiche gemäß des zeitlichen Anteils an der gesamten Betriebszeit des Wechselrichters wichtet. Wie im obigen Bild ersichtlich, gehen die Wirkungsgrade in den Leistungspunkten P5 (5% der Nennleistung), P10, P20, P30, P50, und P100 mit unterschiedlichen Faktoren ein, die dem durchschnittlichen Betrieb in Europa entsprechen. Daraus ergibt sich im Beispiel ein europäischer Wirkungsgrad von 94,5% im Vergleich zum maximalen Wirkungsgrad von 95,4%. Das sieht zwar nach einem relativ kleinen Unterschied aus der sich aber über 20 Jahre zu einer beachtlichen Summe addiert.