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String-Wechselrichter: Vor- und Nachteile, Alternativen und beste Anwendungsfälle

Solarwechselrichter spielen eine wichtige Rolle in Solarstromsystemen und integrieren Solarenergie nahtlos in unser tägliches Leben, da die meisten Geräte mit Wechselstrom betrieben werden.

Unter den verschiedenen Arten von Solarwechselrichtern sind Stringwechselrichter eine vorherrschende Option. Um Ihnen das Verständnis von String-Wechselrichtern zu erleichtern, gehen wir systematisch auf verschiedene Unterthemen rund um das Thema String-Wechselrichter ein.

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Ausbildung zu String-Solarwechselrichtern

String-Solarwechselrichter erklärt

Stringwechselrichter sind hinsichtlich der Erfindungszeit der Wechselrichtertyp der ersten Generation.

Wie in dargestellt Abbildung 1 Nachfolgend werden Stringwechselrichter durch gekennzeichnet Mehrere Solarmodule werden in Reihe geschaltet, um eine Kette zu bilden, der dann an den Wechselrichter angeschlossen wird. Dann bündelt der Wechselrichter die Leistung dieser Gruppe von Solarmodulen in Ihrem System zu einem „String“ zur zentralen Stufensteuerung und Sinuswellenumwandlung Prozesse zur Gewinnung von Wechselstrom.

Diese Wechselrichter werden typischerweise an einer Wand in der Nähe der Solaranlage oder als eigenständiges Gerät installiert.

Hier sind Zentralwechselrichter zu erwähnen. Obwohl String- und Zentralwechselrichter einige Gemeinsamkeiten aufweisen, unterscheiden sie sich in Kapazität und Anwendung. Zentralwechselrichter werden ausschließlich für große Solarprojekte mit hoher Leistungskapazität eingesetzt, beispielsweise für kommunale und öffentliche Solarparks. Im Gegensatz zu String-Wechselrichtern kombinieren Zentralwechselrichter im Allgemeinen mehrere Strings von Solaranlagen zur Umwandlung.

String-Wechselrichter im Vergleich zu anderen Optionen

Um eine fundierte Entscheidung darüber zu treffen, welcher Wechselrichtertyp für Ihr Projekt oder Unternehmen ideal ist, ist es wichtig, Folgendes zu tun Vergleichen Sie es mit anderen Wechselrichtern.

String vs. optimierte vs. Mikrowechselrichter
Abbildung #1 | Quelle: NREL - Photovoltaikanlagen mit Leistungselektronik auf Modulebene

String-Wechselrichter im Vergleich zu optimierten String-Wechselrichtern

Wie der Name schon sagt, handelt es sich bei optimierten String-Wechselrichtern um eine verbesserte Version von Standard-String-Wechselrichtern.

Sie kombinieren den traditionellen String-Wechselrichter-Aufbau mit angeschlossenen Leistungsoptimierern jedes Solarpanel. Diese kleinen Leistungsoptimierer konditionieren den Gleichstrom von jedem Panel, bevor sie ihn an den String-Wechselrichter senden, und optimieren so die Leistung jedes Panels unabhängig voneinander.

Mit diesen Optimierern kann die Auswirkung der Panel-Verschattung verringert werden und jedes Panel kann um seinen eigenen maximalen Leistungspunkt herum betrieben werden. Insgesamt steigert dieser Mechanismus die Gesamtleistung des Systems erheblich Effizienz.

Die Optimierer fungieren auch als Monitore für jedes Panel und bieten eine Überwachung auf Panelebene und bieten „ein erster guter indikativer Datenpunkt'. Darüber hinaus ermöglichen diese Wechselrichter ein flexibleres Systemdesign und ermöglichen eine einfachere Anpassung an unterschiedliche Panelausrichtungen und Erweiterungen.

Die größten Nachteile liegen in den höheren Anschaffungskosten und der Komplexität der Installation.

String-Wechselrichter vs. Mikro-Wechselrichter

Im Gegensatz zu String-Wechselrichtern werden Mikro-Wechselrichter direkt auf jedem Solarpanel installiert und ermöglichen so einen unabhängigen Betrieb. Aus diesem Grund eignen sich diese Wechselrichter ideal für Solaranlagen mit teilweiser Verschattung oder in unterschiedliche Richtungen ausgerichtete Module und bieten Vorteile wie eine maximale Energieausbeute Panel-Ebene MPPT-Technologie (Maximum Power Point Tracking) sowie einfache Überwachung und Fehlererkennung.

Mit Mikro-Wechselrichtern ist die Erweiterung der Systemkapazität bequemer; Alles, was nötig ist, ist das Hinzufügen weiterer Module in Kombination mit diesen Wechselrichtern, anstatt ein neues Modul mit höherer Kapazität zu beschaffen, wie es bei String-Wechselrichterprojekten der Fall ist.

Für diejenigen, die erweiterte Funktionalität und flexible Erweiterung suchen, sind Mikro-Wechselrichter trotz ihres hohen Preises eine ausgezeichnete Wahl.

String-Wechselrichter vs. Hybrid-Wechselrichter

Hybrid-Wechselrichter werden auch als Multimode-Wechselrichter bezeichnet Energiekontrollzentren die den Stromfluss zwischen Solarmodulen, Batterien und dem Versorgungsnetz effizient steuern.

Sie wandeln Gleichstrom von Solarmodulen in Wechselstrom für den Hausgebrauch um, laden Batterien mit überschüssigem Solarstrom auf und speisen überschüssigen Strom in das Netz zurück, wenn die Batterien vollständig aufgeladen sind. Im Falle eines Ausfalls können Hybrid-Wechselrichter das System vom Netz trennen und Notstrom aus den Batterien bereitstellen.

Aufgrund ihrer erstklassigen Eigenschaften und Vielseitigkeit eignen sie sich besonders für komplexere Solarstromanlagen. Allerdings sind sie teurer als Stringwechselrichter.

Zusammenfassung der Vor- und Nachteile von String-Wechselrichtern

In der Welt der Solarwechselrichter gibt es offensichtlich viel zu entdecken. Für ein klares Verständnis der String-Wechselrichter finden Sie im Folgenden eine Zusammenfassung ihrer Vor- und Nachteile.

Vorteile von String-Wechselrichtern

  • Kosteneffizienz: String-Wechselrichter sind im Allgemeinen die günstigste Option im Vergleich zu anderen Wechselrichtertypen. Dieser Vorteil umfasst sowohl die Vorab- als auch die Installationskosten, da weniger Komponenten und Zubehör sowie weniger Arbeitsaufwand erforderlich sind.
  • Übersichtliches Design: Da ein String-Wechselrichter die Leistungsumwandlung mehrerer Module verwalten kann, besteht das System aus weniger Teilen. Bei kleinen bis mittleren Projekten ist die Fehlersuche und Behebung von Problemen im Zusammenhang mit dem Wechselrichter unkompliziert, da es nur einen Wechselrichter gibt.

Nachteile von String-Wechselrichtern

  • Anfälligkeit für Single-Panel-Probleme: Wenn ein Panel in einer Reihe verschattet, teilweise verschattet oder ausgefallen ist, wird die Leistung der gesamten Reihe auf das Niveau des Panels mit der niedrigsten Leistung reduziert. Dies wirkt sich erheblich auf die Gesamteffizienz des Systems aus.
  • Komplizierte Systemerweiterung: Wenn die erweiterte Kapazität des Systems die Obergrenze des String-Wechselrichters überschreitet, ist ein Wechselrichter mit größerer Kapazität erforderlich. Aufgrund des zentralisierten Designs ist für den Austausch eine vorübergehende Systemabschaltung erforderlich.
  • Sicherheit: String-Wechselrichter übernehmen die kombinierte Ausgabe des Arrays. Sie können mit höheren Gleichspannungen betrieben werden, was bei unsachgemäßer Verwendung die Gefahr eines Stromschlags erhöht.
  • Überwachungseinschränkungen: Im Gegensatz zu Systemen mit Mikrowechselrichtern sind Stringwechselrichter nicht in der Lage, die Leistung einzelner Module zu überwachen. Dies kann die Fehlerbehebung und Behebung spezifischer Probleme im Zusammenhang mit Panels erschweren.
  • Möglicherweise kurze Lebensdauer: Stringwechselrichter können während ihres Betriebs mehr Wärme erzeugen, da sie die gebündelte Leistung in einem einzigen Gerät umwandeln. Bei der Installation im Freien oder in einer Garage kann die Einwirkung verschiedener Umwelteinflüsse zu einer schnelleren Verschlechterung der Komponenten führen.

Beste Anwendungsfälle für String-Solarwechselrichter

Die globale Marktgröße für String-Solarwechselrichter wird geschätzt erreichen 6.02 Milliarden US-Dollar bis 2031. Neben Amerika und Europa verzeichnen auch der asiatisch-pazifische Raum und LAMEA (Lateinamerika, Naher Osten und Afrika) ein schnelles Wachstum.

Diese Wechselrichter sind in Solarprojekten für Privathaushalte weit verbreitet, sei es auf dem Dach oder auf dem Boden. Es gibt auch eine zunehmende Akzeptanz im kommerziellen und industriellen Bereich, einschließlich Solarparkplatz- und Ladestationsprojekten.

Zusammenfassend bieten Stringwechselrichter eine kostengünstige und einfache Lösung für kleine bis mittlere Solaranlagen mit gleichmäßiger Sonneneinstrahlung und minimaler Verschattung. Sie sind auch beliebt für Projekte in Entwicklungsgemeinden, die die Vorzüge der Solarenergie nutzen.

Bonus: Die Innovation bei String-Wechselrichtern

Einer der wichtigsten Innovationsbereiche bei String-Wechselrichtern ist die Verbesserung der Effizienz und der Netzunterstützungsfähigkeiten. Die neuesten Modelle von String-Wechselrichtern erreichen Wirkungsgrade von über 99 %. Dies wird durch den Einsatz fortschrittlicher Halbleitermaterialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) erreicht, die bei höheren Temperaturen, Frequenzen und Spannungen betrieben werden können.

Die meisten modernen Stringwechselrichter sind mittlerweile mit Premium-Funktionen ausgestattet Verbesserung der Netzstabilität, wie Spannung und Frequenz durchfahren (das ist Kalifornien Regel 21 erfordert) und Unterstützung schwacher Netze, was die reibungslose Einbindung großer Mengen Solarstrom erleichtert.

Insgesamt können Stringwechselrichter eine relativ kurze Lebensdauer haben. Dieses Problem wird zusammen mit Entwicklungen in der Materialwissenschaft und der interdisziplinären Forschung gelöst. Innovationen in der Kühltechnologie, darunter Flüssigkeitskühlsysteme und Kühlkörper mit effizientem Design, verhindern Überhitzung und tragen zur Kompaktheit von Wechselrichtern bei, was eine längere Lebensdauer und flexiblere Installationsmöglichkeiten ermöglicht.

Eine weitere große Herausforderung bei String-Wechselrichtern ist ihre mangelnde Fähigkeit zur Überwachung auf Panelebene. Einige Forscher versuchen es adoptieren Stromleitungskommunikation gekoppelt mit intelligenten Algorithmen die Überwachungsfähigkeit verbessern von String-Wechselrichtern zur besseren Verwaltung des Systems.

Zusammenfassung

String-Wechselrichter sind nach wie vor eine robuste Lösung für vielfältige Solaranwendungen. Dieses Marktsegment wächst weltweit weiter.

Während andere alternative Optionen wie optimierte Wechselrichter und Mikrowechselrichter hervorragende Funktionen bieten, hören Verbesserungen und Innovationen bei Stringwechselrichtern nie auf. Jede Verbesserung wird zweifellos ihre Wettbewerbsfähigkeit steigern und das Vertrauen Ihrer Kunden stärken.

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