Wie funktioniert ein Wechselrichter und
wie wähle ich den Richtigen für mein PV-Anlage aus:
Grundlagen:

Allgemein erzeugen Solarstrommodule Gleichstrom. Da jedoch unsere Strom/Hausnetze auf Basis von Wechselstrom funktionieren, kommen Wechselrichter zum Einsatz, die den Gleichstrom in Wechselstrom wandeln.

In der Fachsprache sagt man hierzu DC/AC Wandler.

  Der geläufige Name Wechselrichter zur Netzeinspeisung kommt von der Tatsache, das der Gleichstrom der Module auf 230V ~ Wechselstrom bei 50 Hz vom Wechselrichter transformiert wird.
Dieser erzeugte Wechselstrom kann dann über einen Einspeisezähler in das Netz der Elektrizitätsunternemen (EVU) eingespeist werden.
Die Vergütung der erzeugten Energie erfolgt auf Basis der Einspeisevergütung (EEG) vom EVU.
Technik:

Grundsätzlich kann man von zwei Techniken bei Wechselstromzählern ausgehen.

a.) Herkömmliche PV-Systemtechnik auf Basis eines zentralen Wechselrichters auf Basis 3 x 400 V über eine Drehstromzähler.

b.) Modulare PV Systemtechnik auf Basis von modularen Wechselrichtern die 230 V ~ Wechselstrom erzeugen und Anschluß an beliebiger Stelle im Hausnetz über eine Wechselstromzähler ermöglichen.

Der Typ b.) hat sich auf dem Markt durchgesetzt, da hierbei auch Anlagen im kWpeak Bereich problemlos realisiert werden können und auf Aufwendige Gleichstromverteilungen und Verkabelung verzichtet werden kann.

Die Richtige Auswahl:

Wechselrichter ist nicht gleich Wechselrichter. Vor allem jede Leistung braucht den richtigen passenden Wechselrichter !

 

Grundsätzlich

- sollte mann sich bei der Konzeption zu erst Gedanken machen welche Fläche man zur Aufstellung/Montage der Solarmodule zur Verfügung hat.

- dann sollte man die Anzahl der Module bestimmen die eine sinnvolle Verteilung nach optischen (symetrie) und installationstechnischen Gesichtspunkten möglichen.

Hat man die Anzahl der Module bestimmt erfolgt die Auswahl des geeigneten Wechselrichters.

Hierbei geht man wie folgt vor:

1.) Nennspannung z.B.= 16,7V x Modulanzahl
= EingangsspannungX

2.) Leerlaufspannung = 20,7 V x Modulanzahl
= Leerlaufspannung X

3 ) Nennleistung = 110 W x Modulanzahl
= Nennleistung des Systems

Um die bestimmung einer Solarstromanlage zu Verdeutlichen rechnen wir ein Beispielhaus einmal vor:

Wir gehen von einer Dachfläche von 3,40 m Breite und 7,50 m Länge aus. Ziel wäre eine Anlage mit ca. 2 kWp

Als Modul möchten wir ein 110 Wpeak Modul in monokristalliner Bauart einsetzen, damit wir nicht soviel Verkabelungsarbeit durchführen müssen und die Anlage einfach zu montieren ist.

Feld :

4 Module nebeneinander,
4 Module untereinander
= 16 Module

Modulfläche

Länge = 1,476 m Breite = 0,66 m

Gesamt:
4 Module x 1,476 m = 5,90 m Länge
4 Module x 0,660 m = 2,64 m Breite

Modul: Nennspannung 16,7 V =>
16 x 16,7 V = 267,2 V
Leerlaufspannung: 20,7 V => 16 x 20,7 V = 331,2 V
Nennstrom 6,8 A
Kurzschlußstrom 7,5 A
Nennleistung 16 x 110 W = 1.760 Wpeak
Modulangabe 110 Watt , 12 Volt DC
Hieraus unter Grenze 16 x 12 V = 192 V

Der Richtige Wechselrichter sollte folgende Werte vertragen:

Eingangsspannung = zwischen 192 V.......und 331,2 V bei einem Optimum von 267,2 V liegen oder mann teilt die Anlage in zwei oder mehrere kleinere Kreise auf =>

unter Variante würde somit aussehen:
2 x Gleiche Kreise mit Eingangspannung 96 V .... 165,6 V / Unter Grenze bei einem Optimum von 133,6 V.

Hieraus folgt:

Zwei gleiche Kreis scheitern auf Grund der Modulstroms, denn Wechselrichter sollte ca. 8 A verkraften, da der Kurzschlußstrom 7,5 A des einzelnden Modules ist und kleine Wechselrichter nur über 7 A verfügen. Fazit ein Kreis oder man nimmt ein anderes Modul. Auch ist der passende Wechselrichter mit 1,76 kWpeak nicht vorhanden.

Fazit: Die Module einfach quer montieren als 2 x 7 Feld

Feld :

2 Module nebeneinander,
7 Module untereinander
= 14 Module

Modulfläche

Länge => Breite = 1,476 m
Breite => Länge = 0,66 m

Gesamt:
2 Module x 1,476 m = 2,952 m Breite
7 Module x 0,660 m = 4,62 m Breite

Modul: Nennspannung 16,7 V =>
14 x 16,7 V = 233,8 V
Leerlaufspannung: 20,7 V => 14 x 20,7 V = 289,8 V
Nennstrom 6,8 A
Kurzschlußstrom 7,5 A
Nennleistung 14 x 110 W = 1.540 Wpeak
Modulangabe 110 Watt , 12 Volt DC
Hieraus unter Grenze 14 x 12 V = 168 V
Modulfläche

Länge => Breite = 1,476 m
Breite => Länge = 0,66 m

Gesamt:
2 Module x 1,476 m = 2,952 m Breite
7 Module x 0,660 m = 4,62 m Länge

Der Richtige Wechselrichter sollte somit folgende Werte vertragen:

Eingangsspannung = zwischen 168 V.......und 289,8 V bei einem Optimum von 233,8 V liegen .

Und wir sehen, das Feld ist symetrisch und von den Daten jetzt optimal für einen Wechselrichter.

Hieraus würde ein Sunny Boy 1100 ermittelt:

Seine Werte passen für die gewüschte Anwendung im Punkt Spannung, Strom, Modulleistung und optische Feldsymetrie..

Eingangsspannungsbereich Upv 150 ... 300 V DC
empfohlene PV-Generatro Peak Leistung 1.500 W
max. Einganstrom: 8 A
Ausgangsleistung 1.000 W
Spitzenleistung 1.100 W
Wirkungsgrad > 93 %

Mann könnte hierbei sogar die Überlegung anstellen, dass Feld um zwei Module zu verkleinern, denn das untere Optimum diese Wechselrichter liegt bei 100 %, d.h 1.100 W / 93 x 100 = min. 1.182,8 Wpeak.

 

Somit würden sich ein Optimum in einem
Modulfeld: Module quer montieren als 2 x 6 Module

Feld :

2 Module nebeneinander,
6 Module untereinander
= 12 Module

Modul: Nennspannung 16,7 V =>
12 x 16,7 V = 200,4 V
Leerlaufspannung: 20,7 V => 12 x 20,7 V = 248,4 V
Nennstrom 6,8 A
Kurzschlußstrom 7,5 A
Nennleistung 12 x 110 W = 1.320 Wpeak der Anlage
Modulangabe 110 Watt , 12 Volt DC
Hieraus unter Grenze 12 x 12 V = 144 V
Modulfläche

Länge => Breite = 1,476 m
Breite => Länge = 0,66 m

Gesamt:
2 Module x 1,476 m = 2,952 m Breite
6 Module x 0,660 m = 3,96 m Breite

Der Richtige Wechselrichter sollte folgende Werte vertragen:

Eingangsspannung = zwischen 144 V.......und 248,4 V bei einem Optimum von 200,4 V liegen .

Und wir sehen, die Daten sind zwar für einen Sunny Boy 1100 Wechselrichter im groben passend, jedoch unterschreitet die Eingangsspannung im ungünstigsten Fall den Spannbereich 150 ... 300 V DC. Würden also nur 144 V am Modulfeld anliegen, würde der Wechselrichter sich herausregeln und die Anlage abschalten.

Schluß- folgerung:

Ein Feld mit 2 Modulen quer nebeneinander
und 7 Modulen untereinander ist das Optimum für diese Hausfläche, weil :

  • Modulleistung paßt genau auf den Wechselrichter im Punkto Leistung und Wirkungsgradausnutzung
  • Die Verdrahtung ist einfach, den man fährt einfach eine Spalte von unten nach oben bis zum obersten Modul und auf der anderen Seite wieder von oben nach unten mit der Verdrahtung.
  • Der Spannungsbereich ist optimal im Eingangspannungsbereich des Reglers und auch die Berücksichtigung der optischen Symetrie der Modulanordnung ist akzeptabel.
  • Die Rechenbare Leistung wird voll ausgeschöpft.
  • Es besteht noch genügend geh Fläche um auf dem Dach am Solarstromfeld (2,952 m Breite = ca. 3 m und
    4,62 m Länge = ca. 4,80) vorbei zu kommen, wenn man Dach andere Wartungsarbeiten (z.B. Kaminkehrer, Dachziegel etc) durchführen muß.
  • Auf dem Dach wäre sogar noch platz für eine Solaranlage zur Warmwassererzeugung ( 3-Feld = 3,20 m x 2 m) und der Energiehaushalt wäre komplett.
 

Haben Sie weitere Fragen zur Auslegung oder wünschen Sie ein entsprechendes Angebot, so fragen Sie einfach mal unverbindlich beim PEKOM-Service Team an.
Wir würden uns freuen Ihnen bei der Realisierung Ihrer Anlage behilflich zu sein.

IHR PEKOM ® TEAM.

 

  PS: Haben Sie Anregungen oder Meinungen die das Spektrum der Photovoltaig die wir Veröffentlichen sollten, so würde wir uns über Ihr email hierzu freuen.
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letzte Aktualisierung 08.06.2001
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