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Hallo Welt!

Arten von Solarwechselrichtern (Vor- und Nachteile) - Wie wählt man sie aus?

Solarwechselrichter sind das operative Gehirn von Photovoltaik (PV)-Systemen und damit eine der wichtigsten Komponenten einer Solaranlage. Da Solarmodule Gleichstrom erzeugen, was für die meisten Haushaltsgeräte nicht sinnvoll ist, benötigen Sie im Allgemeinen einen Solar-Wechselrichter.

In diesem Artikel erfahren Sie mehr über Solarwechselrichter, die verschiedenen verfügbaren Typen und die Vor- und Nachteile jedes einzelnen von ihnen. Endlich, Wir geben Ihnen wichtige Tipps um Ihnen bei der Auswahl des besten Solarwechselrichters für Sie zu helfen.  

Solarwechselrichter unter Solarpanel-Arrays

Grundlagen: Was ist ein Solarwechselrichter? Wie funktioniert es?

Verstehen, was ein Solarwechselrichter ist und welche Bedeutung er hat

Wenn Ihre Solarmodule Sonnenlicht ausgesetzt sind, setzen Photonen, die auf die Oberfläche der Module treffen, Elektronen durch ein Phänomen namens frei photovoltaischer Effekt. Während Sonnenkollektoren Strom erzeugen, bedeutet dies nicht, dass Sie ihn seitdem direkt für Ihre Geräte verwenden können Solarmodule erzeugen Gleichstrom und keinen Wechselstrom.

Die meisten Elektronikgeräte und Geräte (mit wenigen Ausnahmen) arbeiten direkt mit Wechselstrom. Das bedeutet, dass Sie den Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln müssen, wo der Solarwechselrichter ins Spiel kommt.

Also, was ist ein Solarwechselrichter? Kurz gesagt, der Solarwechselrichter ist die elektronische Komponente, die dafür verantwortlich ist Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, mit Sonnenkollektoren oder Solarbatterien als Energiequelle.

Wie funktioniert ein Solarwechselrichter?

Der Solar-Wechselrichter für Haushalte wird auf der DC-Seite direkt mit den Solarmodulen verbunden, während er auf der Wechselstromseite mit dem Haus und dem Stromnetz verbunden ist (für netzgekoppelte Haushalte). Bei Häusern mit einem Batterie-Backup-System sind die Batterien auch an die DC-Seite des Wechselrichters angeschlossen.

Der Wechselrichter arbeitet, indem er die DC-Spannung erhöht oder verringert, abhängig von der Betriebsspannung der Solaranlage und der Eingangsspannung des Wechselrichters. Während des Stepping-Prozesses bringt dieses Gerät die Spannung normalerweise auf 145 V DC, wobei Spannungsverluste aufgrund des Betriebs der Schaltung berücksichtigt werden, dies kann jedoch je nach Hersteller und Modell des Solarwechselrichters variieren.

Diagramm: Reine Sinuswelle vs. modifizierte Sinuswelle
Modifizierte Sinuswelle vs. reine Sinuswelle | Quelle: iTechWorld

Sobald der Solarwechselrichter die richtige Spannung erreicht, verwendet er eine komplexe MOSFET-Schaltung, um eine Sinuswelle zu erzeugen, die die 120-V-Wechselstrom-Sinuswelle aus dem Netz simuliert (der Standard in Ländern wie den Vereinigten Staaten, Kanada usw.). Hochwertige Wechselrichter für Solarmodule erzeugen eine reine Sinuswelle (PSW), während ältere oder billigere Modelle eine modifizierte Sinuswelle (MSW) erzeugen können.

Welche Arten von Solarwechselrichtern gibt es? (Vor-und Nachteile)

Es gibt verschiedene Arten von Solarwechselrichtern, die für PV-Systeme geeignet sind. Abhängig von mehreren Faktoren wie der Art des Solarsystems, dem Budget und der gewünschten Leistung können Sie sich für das eine oder andere entscheiden. In diesem Abschnitt erklären wir die verschiedenen Arten von Solarwechselrichtern mit ihren Vor- und Nachteilen.

Standard-String-Wechselrichter

Die meisten PV-Anlagen verwenden Standard-String-Wechselrichter. Für diesen Wechselrichter müssen die Paneele zu Strings verdrahtet werden, indem das positive Ende des ersten Paneels mit dem negativen Ende des zweiten verbunden wird und so weiter. PV-Anlagen haben oft mehrere Strings parallel, was die Leistungsrate des Systems erhöht.

Das Solarfeld ist dann direkt an den Wechselrichter für die DC-AC-Wandlung angeschlossen. Diese Option wird häufiger als netzgekoppelter Solar-Wechselrichter für Haushalte ohne Batterie-Backup-Systeme verwendet. Die Preise für Solarwechselrichter für diese Modelle sind im Allgemeinen am niedrigsten, weshalb sie die am häufigsten verwendeten Technologie-PV-Anwendungen sind.

Standard-String-Wechselrichter enthalten einen oder mehrere Maximum Power Point Tracking (MPPT)-Eingänge für das PV-System. Diese Technologie ermittelt die ideale Spannung (Vmpp) und den idealen Strom (Impp) in der IV-Kurve von Solarmodulen, um die Leistungsabgabe des PV-Systems zu optimieren.

Der Hauptnachteil von Standard-String-Wechselrichtern besteht darin, dass sie der Schattierungseffekt. Mit dem Schattierungseffekt hat ein Solarpanel in einer teilweise beschatteten Kette eine geringere Leistung und verringert die Leistung des gesamten Systems. Der Grund dafür ist, dass ein String nur so gut funktionieren kann wie das leistungsschwächste Solarpanel im String. Ein Beispiel ist in der Abbildung unten zu sehen. Aus diesem Grund haben Systeme mit Standard-String-Solarwechselrichtern unter Verschattungsbedingungen eine geringere Leistung.

Leistung eines PV-Strings, der auf 50 % abgeschattet wird
Leistung eines PV-Strings, der auf 50 % abgeschattet wird | Quelle: Enphase

Vorteile:

  • Robuste und ausgereifte Technik
  • Günstigste und konventionellste Option
  • Einfachere Installation

Nachteile:

  • Geringere Leistung bei Teilverschattung
  • Geringe Leistung bei Bedingungen mit mehreren Ausrichtungen
  • Höhere Mismatch-Verluste
  • Mindestanforderungen an die Systemgröße
  • Geringere Zuverlässigkeit des Systems bei Ausfall eines einzelnen Panels
  • Systeme mit höherer Gleichspannung (nicht so sicher)
  • Bei einer zukünftigen Erweiterung des Systems kann es erforderlich sein, den Wechselrichter auszutauschen
  • Keine Batteriekompatibilität
  • Dem PID-Verlusteffekt ausgesetzt

Optimierte String-Wechselrichter

Optimierte Stringwechselrichter gehören zu den besten Optionen für Solaranlagen mit Teilverschattung. Dieser Wechselrichtertyp ähnelt dem Standard-String-Wechselrichter, nur in diesem Fall Für jedes Panel ist ein Leistungsoptimierer enthalten.

Der Leistungsoptimierer ist ein MLPE-Gerät (Module Level Power Electronics), das mit jedem Solarpanel verbunden ist. Dieses Gerät führt das MPP-Tracking individuell für jedes Panel durch und überwacht deren Leistung. Dies ermöglicht das Isolieren von Modulen mit geringer Produktion unter teilweiser Beschattung, um weitere Auswirkungen auf den Rest des Arrays zu vermeiden. Das MLPE-Gerät kann das Panel auch im Brandfall ausschalten. Der MLPE Leistungsoptimierer ist ein hervorragendes Gerät, um Ihre PV-Anlage zu optimieren und sicherer zu machen.

Vorteile:

  • Reduziert den Schattierungseffekt stark
  • Überwacht das System auf Modulebene
  • Bessere Leistung bei Bedingungen mit mehreren Ausrichtungen
  • Höhere Zuverlässigkeit bei Ausfall eines einzelnen Panels
  • Geringere Mismatch-Verluste
  • Enthält im Allgemeinen die NEC 2017-Anforderungen für schnelles Herunterfahren

Nachteile:

  • Teurer als herkömmliche String-Wechselrichter
  • Gleichspannung kann immer noch hoch sein.
  • Dem PID-Verlusteffekt ausgesetzt
  • Eine Erweiterung der PV-Anlage kann einen Wechsel des Wechselrichters erfordern

Mikro-Wechselrichter

Der Solar-Mikro-Wechselrichter wird als verteiltes Wechselrichtersystem betrachtet an jedem Solarmodul installiert, was bedeutet, dass es sich um eine andere Art von MLPE-Gerät handelt.

Der Solar-Mikro-Wechselrichter ist ein sehr kleiner Solar-Wechselrichter, der direkt an den Ausgang jedes Panels angeschlossen ist und direkt am Ausgang des Panels Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Mit diesem Wechselrichter können Sie jedes Modul überwachen und die Leistung von Solarsystemen optimieren, indem der Effekt der Verschattung reduziert wird.

Da die Ausgangsspannung von Solarmodulen mit einem Mikro-Wechselrichter in der Regel 240 V AC beträgt, werden Solaranlagen mit diesem Wechselrichtertyp parallel geschaltet. Durch die Verwendung dieses Wechselrichtertyps können Hausbesitzer die Größe ihrer Anlage vergrößern oder verkleinern, ohne andere Komponenten zu ändern.

Vorteile:

  • Der Solar-Mikro-Wechselrichter liefert eine höhere Leistung gegen Verschattung
  • Überwacht das System auf Modulebene.
  • Die Systemerweiterung kann einfach durch Hinzufügen eines weiteren Mikro-Wechselrichters erfolgen
  • Fehlanpassungsverluste werden auf ein Minimum reduziert
  • Kein PID-Effekt
  • Gleichspannung wird niedrig gehalten (sicherer)
  • Eingebautes Schnellabschaltsystem
  • Hohe Systemzuverlässigkeit bei Ausfall eines einzelnen Panels

Nachteile:

  • Höchste Kosten
  • Die Kompatibilität mit Batteriesystemen ist nur einigen Modellen vorbehalten

Hybrid-Wechselrichtersysteme

Ein häufig verwendeter Wechselrichter für batteriegepufferte Haushalte und netzunabhängige Haushalte ist das hybride Wechselrichtersystem. Dieser Wechselrichter kombiniert den netzgekoppelten Solar-Wechselrichter mit einem Batterie-Wechselrichter und steuert die gesamte Solaranlage in einer einzigen Komponente.

Ein Hybrid-Solarwechselrichter kann die Last direkt mit Strom versorgen, indem er Energie entweder von den Solarmodulen oder den Batterien umwandelt. Darüber hinaus lädt der Wechselrichter die Batterien auf, wenn die Module überschüssige Energie erzeugen, und hält sie für den späteren Gebrauch aufgeladen.

Vorteile:

  • Speziell entwickelt, um Batterie-Backup-Systeme zu installieren
  • Mehrere Komponenten zu einem kombiniert
  • Modernste Technik
  • Smart-Home-Energiemanagement generell inklusive

Nachteile:

  • Geringe Leistung gegen Schattierungseffekt
  • Geringe Leistung für PV-Systeme mit mehreren Ausrichtungen.
  • Hybrid-Wechselrichter sind die teuersten Optionen nach Mikro-Wechselrichtern
  • Eine Erweiterung der PV-Anlage oder der Batteriebank kann eine Neudimensionierung des Wechselrichters erfordern
  • Mindestanforderungen an die Systemgröße
  • Geringe Zuverlässigkeit des Systems bei Ausfall eines einzelnen Solarmoduls
Es ist wichtig zu erwähnen, dass viele der Nachteile durch die Kopplung von DC-Optimierern mit dem Hybrid-Solarwechselrichter gelöst werden können, was ihn wahrscheinlich zur derzeit besten Option auf dem Markt macht.

Wie unterscheiden sich die verschiedenen Arten von Solarwechselrichtern?

Jeder der Wechselrichter für Solarmodule verfügt über einzigartige Merkmale, die ihn von den anderen Optionen abheben, während einige einige Aspekte gemeinsam haben. In der folgenden Tabelle vergleichen wir sie alle und heben die besten Funktionen für jede Kategorie hervor.

Standard-String-WechselrichterOptimierte String-WechselrichterMikro-WechselrichterHybrid-Wechselrichtersysteme
ÄsthetikEinfaches Box-DesignEinfaches Box-DesignNicht sichtbarEinfaches Box-Design
KostenGünstigste VarianteMittlere KostenDie teuerste VarianteMittlere Kosten
Einfache SystemwartungSchwer zu erkennender Ausfall eines einzelnen PanelsDie Durchführung von Wartungsarbeiten ist einfacher, da Sie Fehler in einem einzigen Panel erkennen könnenDie Durchführung von Wartungsarbeiten ist einfacher, da Sie Fehler in einem einzigen Panel erkennen könnenSchwer zu erkennender Ausfall eines einzelnen Panels
SchattenminderungMildert die Schattenwirkung nichtMildert den SchatteneffektMildert den SchatteneffektMildert die Schattenwirkung nicht
SystemüberwachungSie können das System als Ganzes überwachenSie können jedes Panel überwachenSie können jedes Panel überwachenSie können das System als Ganzes überwachen
BatteriesteuerungNicht inbegriffenNicht inbegriffenNicht generell enthaltenIm Preis inbegriffen
Die beste Option für netzgekoppelte Solarsysteme mit kleinem BudgetBestes Preis-Leistungs-Verhältnis für netzgekoppelte SolaranlagenLeistungsstärkste Option für netzgekoppelte SolarsystemeAm besten für netzunabhängige Haushalte und netzgekoppelte Haushalte mit Batterie-Backup

Welche Art von Solarwechselrichtern soll ich wählen? (Dinge, die man beachten muss)

Bei der Suche nach dem besten Solarwechselrichter für Ihr Zuhause ist es wichtig, einige Aspekte zu berücksichtigen, um den richtigen Wechselrichtertyp auszuwählen. Hier sind einige Details zu beachten.

Nennleistung und Spitzenwirkungsgrad

Wenn Sie nach einem zentralisierten Wechselrichter wie dem Hybrid-, optimierten oder Standard-Wechselrichter suchen, sollten Sie die Nennleistung Ihrer Solaranlage berücksichtigen. In jedem Fall muss die Nennleistung der PV-Anlage unter der maximalen Eingangsleistung des Wechselrichters liegen. Wenn Sie nach Mikro-Wechselrichtern suchen, müssen Sie sicherstellen, dass der Mikro-Wechselrichter damit umgehen kann Nennleistung des Solarmoduls.

Darüber hinaus ist es auch wichtig, den Nennwirkungsgrad des Wechselrichters zu betrachten, um ähnliche Optionen zu vergleichen. Um als gut zu gelten, sollten Wechselrichter einen Wirkungsgrad von über 95 % haben.

Frequenz

Für den Anschluss an das Stromnetz und den ordnungsgemäßen Betrieb Ihrer Geräte benötigen Sie die richtige Wechselrichterfrequenz. Für Systeme in den USA benötigen Sie einen Wechselrichter, der mit einer Frequenz von 60 Hz arbeitet, während Sie in Europa 50 Hz benötigen würden.

Wartung und Überwachung

Wie alles andere sind PV-Anlagen wartungsbedürftig. Die Verwendung von Standard- oder Hybrid-Solarwechselrichtern erschwert die Wartung, da Sie ein Problem nicht auf einem einzelnen Solarpanel lokalisieren können.

Mit optimierten String-Wechselrichtern oder Mikro-Wechselrichtern können Sie die Leistung jedes Moduls überwachen, sodass Sie jedes Solarmodul mit schlechter Leistung oder Fehlfunktion leicht erkennen können.

Netzgebunden oder batteriebasiert

Bei netzgekoppelten Systemen müssen Sie zwischen Standard-Wechselrichtern, optimierten Wechselrichtern oder Mikro-Wechselrichtern wählen.

Wenn Sie dagegen ein batteriebasiertes PV-System installieren, müssen Sie sich für ein Hybrid-Wechselrichtersystem entscheiden, da Sie mit diesem Wechselrichter die Batterien geladen halten und das gesamte System mit einer einzigen Komponente überwachen können.

Benötigen Sie eine Schattenminderung?

Wenn Ihre Solaranlage überhaupt nicht verschattet wird und die Strings nur Paneele mit einer einzigen Ausrichtung haben, dann reicht es aus, wenn Sie einen Standard-String-Wechselrichter installieren. Wenn Ihr Solarsystem jedoch aufgrund von Verschattung zu bestimmten Zeiten eine schlechte Leistung erbringt oder mehrere Ausrichtungen aufweist, ist es möglicherweise besser, einen optimierten Wechselrichter oder Mikro-Wechselrichter zu erwerben.

Zusammenfassung

Der Solarwechselrichter ist eine der wichtigsten Komponenten Ihrer Solaranlage. Die Wahl des besten Solarwechselrichters ist der Schlüssel zur Erzielung der besten Leistung Ihrer PV-Anlage.

Wir empfehlen Ihnen, Ihren Wechselrichter entsprechend Ihrem Budget, der Art des Solarsystems und den gewünschten Funktionen des Systems auszuwählen. Standard-Solar-Wechselrichter sind die günstigste Option, während optimierte und Solar-Mikro-Wechselrichter dafür sorgen, dass Ihr System die beste Leistung erbringt. Für batteriebasierte Solarsysteme empfehlen wir einen Hybrid-Solarwechselrichter, der beides steuert deine Batterien und Sonnenkollektoren.

Berücksichtigen Sie bei der Anschaffung eines neuen Solarwechselrichters für Ihr Zuhause die Aspekte, die wir im letzten Abschnitt dieses Artikels über Sie beschrieben haben. Diese helfen Ihnen bei der Auswahl des richtigen Wechselrichters und helfen Ihnen, das beste Preis-Leistungs-Verhältnis zu erzielen.

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