Der Wechselrichter ist ein unverzichtbarer Bestandteil einer jeden Photovoltaik-Anlage. PV-Anlagen erzeugen grundsätzlich Gleichstrom, der über ein Plus- und Minuskabel zum Wechselrichter transportiert wird. Dieser wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Der Wechselstrom ist notwendig, um den erzeugten Strom überhaupt in die Elektroinstallation des Hauses oder in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen zu können. Beim Wechselrichter wird zwischen String-, Hybrid- und Mikrowechselrichter unterschieden.
Solar-Konfigurator:
Jetzt Solaranlage konfigurieren und Top-Angebote erhalten!
Wer eine Solarstromanlage plant, sollte sich an Fachunternehmen wenden. Denn die einzelnen Module der Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) müssen aufeinander abgestimmt sein. Dazu gehört auch der Wechselrichter. Seine Auslegung hängt von vielen Details ab und sollte unbedingt von einem Profi berechnet werden.
Die Berechnung eines Wechselrichters
Die Berechnung eines Wechselrichters ist äußerst komplex. Nicht nur die Anzahl der verbauten Solarmodule ist ausschlaggebend, auch das Dachmaß, die Dachneigung und die Dachausrichtung sind relevant. Ideal ist es, wenn alle angeschlossenen Solarmodule die gleiche Dachneigung und Ausrichtung aufweisen. Gibt es zu große Abweichungen, sollte für jede Ausrichtung oder Dachneigung, entweder ein eigener Wechselrichter oder bei Multistring-Wechselrichtern jeweils ein eigener Leitungsstrang geplant werden.
Leistungsbestimmung
Voraussetzung für die Wechselrichterberechnung ist die Kenntnis über die Anzahl und die Leistungsstärke der Module. Mit diesen beiden Werten kann man dann die von den Solarmodulen erzeugte Leistung der PV-Anlage berechnen. Diese Leistung muss dann dem DC-Wert (Gleichstrom) des Wechselrichters entsprechen.
Beispiel:
1 Solarmodul erzeugt 350 Watt. 10 Solarmodule wurden verbaut.
- 10 x 350 Wp = 3.500 Wp = 3,5 kWp
Für die Auslegung des Wechselrichters bedeutet dies eine AC/DC-Peak-Leistung von 3,5 kWp. Watt-Peak bedeutet im Bereich der Photovoltaik die elektrische Leistung, die Solarzellen in der Spitze erzeugen können.
Die ermittelte Leistung trifft allerdings nur dann zu, wenn Standardbedingungen gelten: Eine Sonneneinstrahlung von 1.000 Watt pro m² Solarfläche und eine konstante Temperatur von 25 °C. Verändern sich diese Parameter, verändert sich die Spannung und damit die Leistung der PV-Anlage.
Steigt die Temperatur, sinkt die Spannung. Sinkt die Temperatur, steigt die Spannung.
In welchem Verhältnis die Spannung sich zur Temperatur verändert, gibt der sogenannte Temperaturkoeffizient an. Er wird vom Hersteller des Wechselrichters im technischen Datenblatt angegeben. Er sollte in die Wahl des Wechselrichters einfließen. Der Temperaturkoeffizient gibt an, um wie viel Prozent sich die Leistung des Moduls pro 1°C nach oben oder unten verändert. Ausgangspunkt ist immer die Optimaltemperatur des Moduls bei 25°C.
Da diese Optimaltemperatur am Wohnort in der Regel nur sehr selten dauerhaft erreicht wird, sollte für eine ungefähre Anlagenberechnung der Temperatur-Durchschnittswert am eigenen Wohnort als Grundlage dienen. Dieser ist in der Regel auf allen bekannten Wetter-Infoportalen im Netz zu finden.
Solar Fachbetriebe
Günstige Angebote
- Bundesweites Netzwerk
- Qualifizierte Anbieter
- Unverbindlich
- Kostenlos
Minimal- und Maximalspannung
Außerdem ist es wichtig, den Spannungsbereich des Wechselrichters zu berechnen. Solarmodule können, wie erwähnt, je nach Temperatur, unterschiedliche Spannungen aufweisen. Diese reichen von einer Minimalspannung bis zur höchst erreichbaren Spannung.
Beispiel:
1 Solarmodul weist eine Minimalspannung von 30 Volt und eine Maximalspannung von 40 Volt auf. 10 Solarmodule wurden verbaut.
- 10 x 30 V = 300 V Minimalspannung
- 10 x 40 V = 400 V Maximalspannung
Für den Wechselrichter bedeutet dies, dass er einen Spannungsbereich zwischen 300 Volt und 400 Volt abdecken muss. Es müssen aber Spannungsreserven nach oben wie auch nach berücksichtigt werden. Als Faustregel gilt: Minimalspannung – 100 V und Maximalspannung + 100 Volt.
Folglich sollte der Wechselrichter einen Spannungsbereich von 200 Volt und 500 Volt abdecken.
Wirkungsgrad
Ein weiterer Faktor bei der Berechnung eines Wechselrichters ist der Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad beschreibt die Effizienz des Wechselrichters, im Verhältnis der eingespeisten Energie der PV-Anlage (Gleichstrom) zur tatsächlich abgegebenen Energie (Wechselstrom). Dieser Wert wird in Prozenten angegeben und sollte bei rund 96 % liegen.
Beispiel:
Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters wird mit 96 % angegeben. Durchschnittlich werden von der PV-Anlage 1.000 Watt pro Tag Gleichstrom produziert.
- 1000 W / 100 x 96 = 960 W
Der Wechselrichter produziert somit aus 1.000 Watt eingespeistem Gleichstrom 960 Watt nutzbaren Wechselstrom pro Tag.
Montageort
In der Regel werden bei Solarstromanlagen in Einfamilienhäusern so genannte Strangwechselrichter (auch Stringwechselrichter) verbaut. Da Wechselrichter während des Betriebs viel Abwärme produzieren, selbst aber hitzeempfindlich sind, sollte man für dessen Installation einen kühlen und trockenen Raum wählen. Da von ihm aus die Netzeinspeisung ins Haus- oder öffentliche Stromnetz erfolgt, wird der Wechselrichter oft in der Nähe des Verteiler- oder Sicherungskastens montiert. Dies ist meistens im Hausanschlussraum oder im Keller.
Es ist darauf zu achten, dass der Wechselrichter ausreichend Platz und Abstand zu anderen Hausanschlüssen hat. Dies ist wichtig, damit er seine Wärme an die Umgebung abgeben kann und keine anderen Geräte beeinträchtigt. Zu bedenken bei der Wahl des Montageplatzes ist auch, dass Wechselrichter oft mehr oder weniger starke Klick- oder Brummgeräusche von sich geben.
Montage
Strangwechselrichter werden fast ausschließlich hängend an der Wand montiert. Die Montagerichtlinien der Hersteller sollten unbedingt eingehalten werden. Die Abstände zur Raumdecke und den Wänden sollten mindestens 40 cm betragen. Die Entfernung zum Zählerkasten oder zum Einspeisezähler sollte möglichst geringgehalten werden.
Da der Wechselrichter einer PV-Anlage zum Gebäude gehört, gilt hier die DIN VDE 0100 Teil 540 („Erdung, Schutzleiter, Potentialausgleichsleiter“) zum Schutz vor Stromschlägen. Er muss als Teil der Gebäudestruktur ordnungsgemäß geerdet sein, wie alle anderen metallenen Teile der Hausanschlüsse (Gas, Wasser) auch. Er muss mit einem grün-gelben PE-Leiter verbunden werden, der zur Potentialausgleichsschiene des Hauses geführt wird.
TIPP
Nutzen Sie unseren kostenlosen Angebotsservice: Preise für Solaranlagen vergleichen und bis zu 30 Prozent sparen
Anschluss
Der Anschluss des Wechselrichters seitens der PV-Anlage erfolgt durch genormte Gleichstromkabel. Bei der Wahl der Kabel ist unbedingt auf die Entfernung von den Solarmodulen bis zum Wechselrichter zu achten. Je höher die Entfernung, desto größer sollte der Leitungsquerschnitt gewählt werden. Dieser sollte von einem Fachmann berechnet werden.
Der Anschluss des Wechselrichters an die Hauselektrik oder an das öffentliche Stromnetz muss von einem Elektroinstallationsunternehmen durchgeführt werden. Die Elektroinstallation gehört zu den sogenannten „gefahrengeneigten Handwerken“ die laut Handwerksordnung (HwO) nur von Unternehmen ausgeübt werden dürfen, die gemäß §1 Abs. 1 der HwO in die Handwerksrolle eingetragen sind, also Elektrofachfirmen. Für Laien sind Arbeiten an der grundsätzlich Elektroinstallation tabu! Grundlage dafür ist §13 Abs. 2 Satz 4 der „Niederspannungsverordnung“ (NAV) sowie die DIN VDE 0100-1000. Für die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz ist der Netzbetreiber zuständig, der einen Einspeisezähler installiert.
Komponenten einer Photovoltaik-Anlage
Die Komponenten einer Photovoltaik-Anlage Eine Photovoltaik-Anlage (V-Anlage) besteht aus deutlich mehr, als nur verkabelten Solarmodulen und ein Anschluss an die… weiterlesen
Artikel Empfehlungen zum weiterlesen
