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Mikrowechselrichter: Vorteile, Vergleich mit anderen und Innovationen

Ihre Geschichte geht auf die Arbeit von Werner Kleinkauf am ISET in den 1980er Jahren zurück. Mikro-Wechselrichter sind eine junge Solarwechselrichtertechnologie, die in den letzten Jahren jedoch enorme Technologiesprünge erlebt hat.

Diese Wechselrichter bringen der Solarindustrie viele Vorteile, machen Solarenergie attraktiver und tragen gleichzeitig zur Energiewende bei.

Was sind Mikrowechselrichter und wie funktionieren sie? 

Ähnlich wie Solaroptimierer werden Mikrowechselrichter als eine Art von Leistungselektronik auf Modulebene (MLPEs) klassifiziert Funktion an der Seite einzelner Solarmodule.

Mikrowechselrichter auf der Rückseite des Panels installiert
„Geek Hill Solar Electric Project“ (Ausschnitt) von Steve Rider, alter Kerl ist unter CC BY-NC 2.0 DEED lizenziert

Sie nutzen den Gleichstrom, der von dem Solarpanel, an das sie angeschlossen sind, erzeugt wird, und wandeln ihn in Wechselstrom um. Dieser Prozess beinhaltet die Kombination der Maximum Power Point Tracking (MPPT)-Technologie, um sicherzustellen, dass jedes Panel mit seiner maximalen Leistung arbeitet. Sie passen Spannung und Frequenz an die Anforderungen von Haushaltsgeräten oder dem Stromnetz an.

Dabei nutzen die meisten modernen Mikrowechselrichter ihre Vorteile integrierte Überwachungs- und Kommunikationsfunktionen um mehrdimensionale Echtzeit-Leistungsdaten des Panels zu sammeln. Die Daten werden dann entweder in einem zentralen Überwachungszentrum am Standort oder in der „Cloud“ gespeichert und verarbeitet. Systembesitzer oder -betreiber können in Echtzeit auf visuelle Daten einzelner Panels zugreifen und eventuelle Minderleistungen oder Fehler beheben.

Darüber hinaus gibt es je nach Anlagengröße und Anwendungsfall einphasige und dreiphasige Mikrowechselrichter. Erstere sind auf Wohnanwendungen ausgerichtet, die einen Marktanteil von halten über 90%, während letztere für gewerbliche und industrielle Zwecke bestimmt sind.

Mikrowechselrichter im Vergleich zu anderen Wechselrichtertechnologien

Mikro-Wechselrichter bieten viele bemerkenswerte Vorteile gegenüber herkömmlichen Solar-Wechselrichtern.

Mikro-Wechselrichter vs. String-Wechselrichter

Bei einem String-Wechselrichter-Solarprojekt sind alle Solarmodule in Reihe geschaltet und an den zentralen String-Wechselrichter angeschlossen. Der gesamte von den Modulen erzeugte Gleichstrom fließt innerhalb der Reihenschaltung und wird dann für den Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlungsprozess im String-Wechselrichter zusammengefasst. 

Obwohl im Wechselrichter üblicherweise die MPPT-Technologie zum Einsatz kommt, sind Gesamteffizienz und Leistung geringer als bei einem Mikro-Wechselrichter-Solarprojekt. Denn der String-Wechselrichter kann die Leistungsoptimierung nicht direkt von den Quellen aus durchführen und ist anfälliger für Leistungseinbußen einzelner Module aufgrund von Verschattungseffekten oder anderen Fehlfunktionen.

Mikro-Wechselrichter vs. String-Wechselrichter mit Optimierer

Wie schlagen sich Mikro-Wechselrichter im Vergleich zu String-Wechselrichtern? gepaart mit Solaroptimierern?

String-Wechselrichter mit Optimierer werden üblicherweise als verbesserte Version von String-Wechselrichtern angesehen und erweitern das System um Leistungsoptimierungs- und Überwachungsfunktionen auf Panelebene. Abgesehen von Diskussionen über Kosten und Wartung sind diese Wechselrichter auch ein wirksames Mittel zur Minderung von Verschattungs- und Hotspot-Effekten, insbesondere bei Wohnprojekten.

Den Zwängen des zentralen Stringwechselrichters können sie sich jedoch nicht entziehen. Dies führt zu einer geringeren Flexibilität bei der Erweiterung des Systems. Auch die Hochspannungs-Gleichstromverkabelung von den Optimierern zum Wechselrichter birgt das Risiko von Sicherheitsproblemen, ähnlich wie bei einem Standard-Strangwechselrichterprojekt.

Mit ihrem „Zwei-in-Eins“-Design vereinen Mikrowechselrichter Optimierung und Umwandlung in einer einzigen Einheit und maximieren so die Gesamteffizienz und -leistung bei gleichzeitiger Flexibilität und verbesserter Sicherheit.

Zusammenfassung der Vor- und Nachteile

Wir haben eine Zusammenfassung der Vor- und Nachteile von Mikro-Wechselrichtern zusammengestellt, um Ihnen zu helfen, Mikro-Wechselrichter zu verstehen und abzuwägen, ob sie die bessere Wahl sind.

Vorteile von Mikrowechselrichtern

  • Verbesserte Effizienz und Produktion: Mikro-Wechselrichter arbeiten auf Panel-Basis. Sie optimieren und wandeln die Leistung für jedes einzelne Panel um. Dies führt zu geringeren Auswirkungen der betroffenen benachbarten Panels auf die Gesamtsystemeffizienz und die Produktion. Sie eignen sich ideal für Installationen mit häufigen Verschattungen oder unterschiedlichen Paneelausrichtungen. 
  • Robuste Überwachungsfunktion: Ihr integriertes Überwachungsmodul ermöglicht es Systembesitzern, die Leistung jedes einzelnen Panels mithilfe mobiler Apps ganz einfach zu verfolgen. Eine detaillierte Überwachung kann dabei helfen, spezifische Probleme oder Ineffizienzen im System umgehend zu erkennen und so die routinemäßige Wartung einfacher und präziser zu gestalten.
  • Erhöhte Flexibilität und Skalierbarkeit: Im Kontrast zu andere WechselrichteroptionenMikro-Wechselrichter bieten große Flexibilität bei der Systemgestaltung und -erweiterung. Ein zusätzliches Panel mit einem gepaarten Mikro-Wechselrichter kann problemlos zum System hinzugefügt werden, ohne dass möglicherweise ein String-Wechselrichter ausgetauscht werden muss.
  • Erhöhte Zuverlässigkeit und Garantie: Viele moderne Mikrowechselrichter verfügen über eine längere Lebensdauergarantie von bis zu 25 Jahren. Dies entspricht der Lebensdauer von Solarmodulen und bietet somit eine überschaubare Garantie für das System sowie Sicherheit hinsichtlich der langfristigen Zuverlässigkeit und Leistung.
  • Verbesserte Sicherheit: Mikro-Wechselrichter arbeiten im Vergleich zu String-Wechselrichtern mit niedrigeren Spannungen, wodurch das Risiko von Lichtbögen bei Hochspannungs-Gleichstrom und potenzielle Brandgefahren verringert werden. Ihre eingebaute Schnellabschaltfunktion bei erkannten Fehlern oder anderen Notfallsituationen erhöht die Sicherheit der Arbeiter; Andererseits fügt es dem System eine weitere Ebene der Flexibilität hinzu.
Überwachungsfunktion auf Panelebene durch Mikrowechselrichter

Nachteile von Mikrowechselrichtern

  • Höhere Vorlaufkosten: In Anbetracht der vielfältigen Vorteile sind Mikrowechselrichter im Allgemeinen mit höheren Vorabkosten verbunden als andere Wechselrichter. Wenn jedoch ihre langfristigen Leistungsvorteile die Vorabkosten überwiegen, reicht dies nicht aus, um als Nachteil betrachtet zu werden.
  • Relativ komplexere Installation und Wartung: Da für jedes Panel ein Mikro-Wechselrichter installiert ist, kann der Installationsprozess zeitaufwändiger sein als die Installation eines einzelnen String-Wechselrichters. Darüber hinaus gibt es auf jedem Panel einen Wechselrichter; Dies führt zu mehr potenziellen Fehlerquellen und erhöht die Wahrscheinlichkeit von Wartungsproblemen im Laufe der Zeit. Da für viele Produkte jedoch eine 25-jährige Garantie gilt und sie eine schnelle Fehlerbehebung bei leistungsschwachen Panels ermöglichen, scheint dies kein großes Problem zu sein.

Innovationen bei Mikrowechselrichtern

Es werden fortlaufend Forschungsarbeiten durchgeführt, um die Leistung, Zuverlässigkeit und Integrationsfähigkeit von Mikrowechselrichtern weiter zu optimieren.

Verbesserung der Netzanschlussfähigkeit und Anpassungsfähigkeit ist einer der Schwerpunkte. Die transformatorlose Buck-Boost-Wechselrichtertechnologie hat einer ständigen Weiterentwicklung unterzogen. Es kann die Spannung intelligent herab- und heraufsetzen, um sie an die erforderliche Ausgangsspannung anzupassen. Bei der Integration in Mikrowechselrichterprodukte kann es eine größere Flexibilität beim Systemdesign und bei netzgekoppelten Anwendungen ermöglichen. Für mehr Flexibilität und Anpassungsfähigkeit integrieren die Mikrowechselrichter der IQ8-Serie von Enphase auch ihren proprietären anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC), um einen einfachen Wechsel zwischen netzgebundenem und netzunabhängigem Modus zu ermöglichen.

Darüber hinaus Mikrowechselrichter wird intelligenter sein. Hersteller verwenden fortschrittlichere Mikrochips mit schneller digitaler Logik und superschnellen Reaktionszeiten, um wechselnde Lasten und Netzereignisse zu bewältigen, was wiederum Einschränkungen bei der Batteriegröße für Solar- und Speichersysteme beseitigen kann. 

Aufbauend auf robuster Rechenleistung können Mikro-Wechselrichter das irgendwie funktionieren wie KILernen Sie ständig aus der Ausgangsspannung des Panels bei jedem Wechselstromzyklus und entscheiden Sie, welche Konvertierungsstrategie für den nächsten Konvertierungsvorgang durchgeführt werden soll. Dies steigert die Effizienz weiter und hilft, bei schlechten Lichtverhältnissen mehr Energie zu gewinnen.

Sind Mikrowechselrichter die bessere Wahl?

Ob Mikro-Wechselrichter die bessere Wahl für Ihr Projekt sind, hängt von mehreren Überlegungen ab. Über die Untersuchungen vor Ort zu Raum, Klima, Einstrahlung, Verschattung und Ähnlichem hinaus sollten Sie auch die Installation und Wartung berücksichtigen. 

Vereint mehr Flexibilität, Zuverlässigkeit, Skalierbarkeit und Intelligenz in eine kompakte Einheit zu verwandeln, erweist sich als Mainstream-Trend auf dem Markt für Solarwechselrichter. Der größte Nachteil dürfte für viele der höhere Preis sein. Aber gerade wenn Sie auf langfristige Einsparungen Wert legen, ist die Investition in Mikro-Wechselrichter auf jeden Fall eine Investition wert.

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