Photovoltaikmodule wandeln Sonnenenergie in Strom um, der zur Versorgung von Häusern, Unternehmen und anderen Gebäuden genutzt werden kann. Damit dies möglich ist, muss der von den Modulen erzeugte Gleichstrom jedoch effektiv in Wechselstrom umgewandelt werden, der mit dem Stromnetz kompatibel ist. Zu diesem Zweck werden Netzwechselrichter und Mikro-Wechselrichter eingesetzt. In diesem Artikel werden wir sowohl Wechselrichter als auch Mikro-Wechselrichter, ihre Verwendung sowie ihre Vor- und Nachteile besprechen.
Netz-Wechselrichter
Netzwechselrichter sind eines der am häufigsten verwendeten Geräte in Photovoltaikanlagen. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, den Gleichstrom aus den Solarmodulen in Wechselstrom umzuwandeln, um die Leistung zu maximieren, die Spannung und den Strom zu optimieren und einen sicheren Anschluss an das Stromnetz zu gewährleisten.
Bei herkömmlichen Photovoltaikanlagen werden die Module in der Regel in Reihe geschaltet, wobei die gesamte Energie an einen zentralen Wechselrichter geleitet wird. Diese Anordnung zwingt alle Module dazu, mit der gleichen Leistung zu arbeiten. Das bedeutet, dass die Einheiten, die effizienter arbeiten, der Effizienz des schwächsten Glieds in der Kette entsprechen, was zu einer Verringerung der Gesamteffizienz des Systems führt. Die Lösung für dieses Problem ist der Einsatz von Leistungsoptimierern, was jedoch mit zusätzlichen Investitionskosten verbunden ist.
Bei Netzwechselrichtern ist es wichtig, für einen angemessenen Schutz zu sorgen, da sie mit hohen Gleichspannungen von bis zu 1.000 V arbeiten, was zu Lichtbogenbildung führen kann.
Wechselrichter werden in der Regel in Elektroräumen oder in der Nähe von Photovoltaikmodulen installiert, um eine angemessene Kühlung und Schutz vor Witterungseinflüssen zu gewährleisten. Es ist erwähnenswert, dass sie im Vergleich zu Mikro-Wechselrichtern eine kürzere Lebensdauer von etwa 10 Jahren haben. Es gibt sie jedoch in einer Vielzahl von Varianten, so dass Investoren das ideale Modell für ihre jeweilige Anlage auswählen können.
Vorteile von Netzwerk-Wechselrichtern:
- höhere Effizienz bei größeren Installationen, bei denen mehrere Module an einen einzigen Wechselrichter angeschlossen sind,
- niedrigere Anfangskosten,
- die Installation an einem leicht zugänglichen Ort ermöglicht einen problemlosen Service oder Austausch,
- vereinfachte Installation, da nur ein Wechselrichter für den Anschluss des gesamten Systems verwendet wird,
- weit verbreitet und beliebt auf dem Markt, was einen leichteren Zugang zu verschiedenen Modellen und Ersatzteilen bedeutet.
Nachteile von Netzwerk-Wechselrichtern:
- die Abschattung eines Moduls wirkt sich negativ auf die Leistung des gesamten Systems aus,
- sie erfordern aufgrund ihrer Bauweise mehr Schutz,
- hohe Gleichspannung von bis zu 1000 V,
- bei einer Erweiterung des Systems muss der Wechselrichter durch einen größeren ersetzt oder eine zusätzliche unabhängige Anlage mit einem anderen Wechselrichter gebaut werden.
Mikro-Wechselrichter
Mikrowechselrichter sind eine relativ neue Technologie im Bereich der Photovoltaik, die sich von den traditionellen netzgekoppelten Wechselrichtern unterscheidet. Mikrowechselrichter werden direkt an jedem Photovoltaikmodul montiert und wandeln den von diesem Modul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um.
Dank des Einsatzes von Mikro-Wechselrichtern arbeitet jedes Solarmodul unabhängig, d.h. verschattete Module oder der Ausfall eines Moduls haben keinen Einfluss auf die Effizienz der anderen, so dass diese mit maximaler Effizienz arbeiten können.
Außerdem übersteigt bei Installationen mit Mikro-Wechselrichtern, bei denen der Strom nicht von allen Modulen in der Kette umgewandelt wird, die maximale Gleichspannung nicht 65 V, was eine größere Sicherheit für das gesamte System bedeutet.
Es ist erwähnenswert, dass die Lebensdauer von Mikro-Wechselrichtern im Vergleich zu netzgekoppelten Wechselrichtern aufgrund ihres individuellen Designs und der verteilten Last länger ist und bis zu 25 Jahre betragen kann.
Vorteile von Mikro-Wechselrichtern:
- jedes Modul arbeitet unabhängig mit maximalem Wirkungsgrad,
- sicherere Lösung, da sie mit niedrigeren Spannungen arbeiten,
- einfache Identifizierung von Problemen, da jedes Modul einzeln überwacht wird,
- möglichkeit, das System in der Zukunft durch weitere Mikro-Wechselrichter zu erweitern,
- kosten vergleichbar mit denen herkömmlicher Installationen,
- möglichkeit, sehr kleine Anlagen zu erstellen (z. B. Balkonanlagen).
Nachteile von Mikro-Wechselrichtern:
- höhere Anfangskosten in Verbindung mit der höheren Anzahl der benötigten Mikro-Wechselrichter,
- schwierige Zugänglichkeit des Mikro-Wechselrichters im Falle eines Ausfalls,
- die Notwendigkeit, mehr Geräte zu installieren und zu warten, was zeitaufwändiger und kostspieliger sein kann,
- geringere Verfügbarkeit von Mikrowechselrichtern in verschiedenen Größen und Wattstärken, was bei der Planung umfangreicherer Installationen einschränkend sein kann.
Vergleich der Vor- und Nachteile von Mikro-Wechselrichtern und netzgekoppelten Wechselrichtern
Im Folgenden werden wir die beiden Geräte miteinander vergleichen. Wir werden uns einige Kategorien ansehen, die zum Verständnis der Unterschiede zwischen den beiden Lösungen beitragen.
Tabelle 3: Vergleich der Vor- und Nachteile von Mikro-Wechselrichtern und netzgekoppelten Wechselrichtern.
| Kategorie | Netzgekoppelte Wechselrichter | Mikro-Wechselrichter |
| Effizienz des Systems | Hängt von der Effizienz des am wenigsten effizienten Moduls ab | So hoch wie möglich, da jedes Modul mit maximaler Leistung arbeitet |
| Skalierbarkeit | Begrenzt durch die Leistung des Wechselrichters | Einfaches Hinzufügen neuer Module zur Anlage |
| Kosten | Niedrigere Anfangskosten | Höhere Anfangskosten |
| Überwachung | Überwachung der gesamten Anlage | Individuelle Überwachung für jedes Panel |
| Sicherheit | Erfordert mehr Sicherheit | Sichere, niedrigere Spannung im PV-Modul |
| Fehlererkennung | Fehlererkennung für die gesamte Modulkette | Fehlererkennung auf Ebene der einzelnen Module |
| Instandhaltung | Einfacher Zugang zum Gerät | Erschwerter Zugang zum Gerät |
| Standort | Installiert an einem zentralen Ort | Installiert unter jedem Photovoltaik-Panel |
| Optimierung | Arbeitet am effizientesten unter optimalen Bedingungen | Arbeitet auch unter suboptimalen Bedingungen auf dem effizientesten Niveau |
| Komplexität des Systems | Einfachheit und weniger Fehlerquellen | Mehr Geräte, komplexere Systeme |
Zusammenfassung
Netzwechselrichter und Mikrowechselrichter sind Schlüsselkomponenten von Photovoltaikanlagen für die effiziente Umwandlung von Sonnenenergie in Wechselstrom. Die Wahl zwischen den beiden Lösungen hängt von einer Reihe von Faktoren ab, wie z.B. der Größe der Anlage, dem Budget, der erwarteten Effizienz und der Präferenz des Investors.
Netz-Wechselrichter werden häufig in größeren Anlagen eingesetzt und bieten Effizienz, fortschrittliche Funktionen und einen attraktiven Preis, sind aber anfälliger für die Auswirkungen von Abschattungen.
Mikro-Wechselrichter hingegen sind ideal für kleinere Anlagen und bieten eine maximale Effizienz der Panels, mehr Sicherheit und eine einfache Erweiterung.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Wahl zwischen netzgekoppelten Wechselrichtern und Mikrowechselrichtern auf der Grundlage der individuellen Präferenzen, der Installationsmerkmale und der verfügbaren finanziellen Mittel getroffen werden sollte. Für größere PV-Anlagen, bei denen Einfachheit und geringere Kosten wichtig sind, sind Netzwechselrichter die optimale Lösung. Für kleinere und komplexere Anlagen, die eine Optimierung auf Modulebene und eine höhere Flexibilität erfordern, können dagegen Mikro-Wechselrichter besser geeignet sein. Bevor Sie eine Entscheidung treffen, sollten Sie sich von einem Fachmann beraten lassen, damit Sie die optimale Entscheidung treffen können, die eine hervorragende Leistung und langfristige Rentabilität Ihrer PV-Anlage gewährleistet.
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Quellen:
[1] https://www.solarreviews.com/blog/pros-and-cons-of-string-inverter-vs-microinverter