Dimensionierung von Wechselrichtern in PV-Anlagen

Richtiges Lesen und Verstehen von Datenblättern zu PV-Anlagen entscheidet über den Ertrag

Für die Rentabilität von PV-Anlagen spielen Wechselrichter eine zentrale Rolle, Abb.1. Ihre Aufgabe ist es, den von einer Solaranlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und die maximal mögliche Leistung ins Netz einzuspeisen. Bei ihrer Auslegung sollte man daher sorgfältig vorgehen. Dabei bieten Datenblätter nicht immer die nötigen Angaben. In puncto Effizienz ist der maximale Wirkungsgrad nur ein erster Anhaltspunkt. Außerdem arbeitet eine Anlage erst dann vollständig rentabel, wenn das Gerät über Jahre störungsfrei funktioniert.

Dipl.-Ing. (BA) Matthias Haag, Leiter Geschäftsbereich Netzgekoppelte Systeme
Für die Rentabilität von PV-Anlagen spielen Wechselrichter eine zentrale Rolle, Abb.1. Ihre Aufgabe ist es, den von einer Solaranlage erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und die maximal mögliche Leistung ins Netz einzuspeisen.
Bei ihrer Auslegung sollte man daher sorgfältig vorgehen. Dabei bieten Datenblätter nicht immer die nötigen Angaben. In puncto Effizienz ist der maximale Wirkungsgrad nur ein erster Anhaltspunkt. Außerdem arbeitet eine Anlage erst dann vollständig rentabel, wenn das Gerät über Jahre störungsfrei funktioniert.

Eingangskenngrößen auf der Gleichstromseite für die Auslegung eines Wechselrichters

1. Die Leistung des PV-Generators bzw. die addierte Leistung aller Module darf die maximal am Wechselrichter anschließbare Generatorleistung nicht überschreiten. Üblich in der Branche ist, dass sich die Angabe zur maximalen Generatorleistung auf nicht ideale Dächer bezieht. Bei idealen Dächern (Süden, 30° Neigung, keine Verschattung) und fest installierten Anlagen empfiehlt KACO einen Auslegungsfaktor zwischen 0,9 und 1,20. Er gibt das Verhältnis der PV-Generatorleistung zur AC-Nennleistung des Wechselrichters wieder. Eine exemplarische Berechnung zeigt Abb.2.

2. Die größtmögliche Modulzahl in einem Strang ist abhängig von der DC-Eingangsspannung des Wechselrichters. Unabhängig von der Anzahl der Stränge ergibt sich die Höhe der Spannung am Wechselrichter aus der Summe der zu Strängen in Reihe geschalteten Module. Bei niedrigen Temperaturen steigt die Spannung der Module an; bei hohen sinkt sie. Die höchste Spannung, die in einem Betriebszustand auftreten kann, ist die Leerlaufspannung. Diese darf in einem Strang die zulässige Eingangsspannung des Wechselrichters auch bei -10° C nicht übersteigen.

3. Die kleinstmögliche Modulanzahl in einem Strang ist abhängig von der minimalen MPP-Spannung des Wechselrichters. Die MPP-Spannung des PV-Generators bzw. eines Stranges muss daher auch bei einer Temperatur von 60 oder 70° C über der minimalen MPP-Spannung des Wechselrichters liegen. Der Maximum-Power-Point (MPP) ist der Punkt, an dem ein Solargenerator mit maximaler Leistung arbeitet. Dieser Punkt variiert in Abhängigkeit von Temperatur und Sonneneinstrahlung. Im Wechselrichter sorgt ein MPP-Tracker dafür, dass die angebotene Generatorleistung so effizient wie möglich abgenommen wird.

4. Die mögliche Anzahl parallel verschalteter Stränge bemisst sich nach dem maximalen Eingangsstrom des Wechselrichters. Der PV-Generatorstrom ist die Summe aller Strangströme und sollte nicht über dem maximalen Eingangsstrom des Wechselrichters liegen. Der Strom eines Stranges entspricht dem MPP-Strom eines Moduls.

Schreibe einen Kommentar