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Wechselrichter für Photovoltaik-Anlagen

Smart und sicher in die Energie-Zukunft

29. Juli 2022, 10:55 Uhr | Jarno Wagner, General Manager DACH bei Enphase

Setzt man in PV-Anlagen Mikro-Wechselrichter ein, hat dies den Vorteil, dass jedes Panel mit einem eigenen kleinen Wechseltrichter ausgestattet ist. Fällt einmal ein Wechselrichter aus, legt das nicht die ganze Anlage lahm.

Photovoltaikanlagen setzen sich als alternative Energiequelle immer mehr durch. Weil es sich bei diesen Anlagen aber um eine nicht geringe Investition handelt, sollten Verbraucher auf einige Aspekten achten, um das Meiste aus ihren Anlagen zu holen und die Investition zukunftssicher zu machen.

Zunächst ist eine grundsätzliche Frage zum Anlagen-Design zu beantworten: Setzt man einen zentralen Wechseltrichter ein oder wählt man den Aufbau mit Mikro-Wechselrichtern? Während bei Verwendung eines zentralen Wechselrichters alle PV-Panels in Reihe an den Wechselrichter angeschlossen werden, wird beim Einsatz von Mikro-Wechselrichtern jedes Panel mit einem eigenen kleinen Wechselrichter ausgestattet, der für die Umformung von Gleich- in Wechselstrom sorgt.

Mikro-Wechselrichter bieten mehrere Vorteile:

Sollte ein PV-Panel beim Einsatz von Mikro-Wechselrichtern ausfallen, etwa weil es bei einem Unwetter zerstört wurde, fällt lediglich dieses eine Panel aus. Bei einem zentralen Wechselrichter wird die Reihe unterbrochen und die gesamte Anlage kann keinen Strom mehr produzieren, wie bei einer Lichterkette im Weihnachtsbaum.
Mikro-Wechselrichter sind insbesondere auf Flächen mit uneinheitlicher Sonneneinstrahlung deutlich effizienter. Die Umwandlung von Sonnenenergie in Wechselstrom ist kein einfacher, gleichförmiger Prozess. Vielmehr muss dieser Prozess abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung angepasst werden, um die bestmögliche Stromausbeute zu erzielen. Je besser dieser Prozess an die Sonneneinstrahlung eines individuellen Panels angepasst wird, desto besser ist die Effizienz. Nur Mikro-Wechselrichter können für diese Anpassung auf Panel-Ebene sorgen. Zentrale Wechselrichter steuern immer unterschiedslos die Gesamtheit aller Panels.
Mikro-Wechselrichter sind sicherer. Abhängig von der Anzahl der PV-Panel kann durch die Reihenschaltung bei Einsatz eines zentralen Wechselrichters ein Gleichstrom-Hochspannungsstrang entstehen, der über 600 Volt Spannung führen kann. Das birgt nicht nur Gefahren für die Installateure, sondern steigert auch die Brandgefahr im Betrieb. Mikro-Wechselrichter hingegen operieren mit 230-V-Wechselstrom, wie jedes handelsübliche Elektrogerät.

Noch mehr Sicherheit

Um die Sicherheit der PV-Anlage weiter zu steigern, sollten Mikro-Wechselrichter mit einem Schnellabschaltsystem (sogenannte Rapid-Shutdown- beziehungsweise RSD-Funktion) verbaut werden. In den Vereinigten Staaten sind sie bereits gesetzliche Norm, in der Europäischen Union wird noch darüber diskutiert.

Unzweifelhaft ist jedoch, dass Mikrowechselrichter mit RSD-Funktion von Versicherungen empfohlen werden, nicht zuletzt, weil sie die Sicherheit für Feuerwehrleute bei Löscharbeiten im Brandfalle erhöhen.

Investitionssicherheit

Um sich für künftige Entwicklungen zu wappnen, sollten Konsumenten Mikro-Wechselrichter wählen, die den Betrieb eines eigenen Netzes – unabhängig vom öffentlichen Netz – erlauben, weil es beim weiteren Ausbau der PV-Energie zusehends auch in Deutschland zu Netzengpässen kommen kann. In den Niederlanden sind Netzengpässe bereits ein erhebliches Problem.

Während der Spitzenzeiten der Solarenergiegewinnung steigt die Spannung des Stromnetzes an. Dies führt immer häufiger zur Abschaltung von PV-Anlagen, und zwar nicht nur von Systemen einzelner Haushalte, sondern in ganzen Nachbarschaften. Wechselrichter müssen automatisch abschalten, wenn die Spannung 253 Volt übersteigt. Bei zentralen Wechselrichtern wird in diesem Fall die gesamte PV-Installation deaktiviert.

Beim Einsatz intelligenter Mikro-Wechselrichter ist das anders: Die Spannung ist geringer, sodass häufig weiterhin Solarenergie generiert werden kann. In solchen Momenten wird zwar nicht das gesamte Potenzial der Anlage genutzt, aber es ist ein enormes Plus, wenn eine PV-Installation unabhängig vom Stromnetz weiterlaufen kann.

Blick in die Zukunft

Die Investition in eine stromnetzunabhängige Solaranlage ist erheblich günstiger als eine Investition in die Netzverstärkung. Wenn mehr erneuerbare Energien zum Einsatz kommen, werden sich niederländische Szenarien auch in anderen Ländern häufen. Möglicherweise werden Energieversorgungsunternehmen Haushalte in Zukunft sogar dafür bezahlen, sich für eine gewisse Zeit vom Netz zu trennen, damit die erforderliche Flexibilität erreicht werden kann. Dafür ist natürlich die digitale Kommunikation zwischen den Verantwortlichen und nachhaltigen Energiesystemen in Häusern und Wohnungen erforderlich. Das ist der nächste Schritt auf dem Weg zur Energieautonomie. (kv)