Was ist bei der Wechselrichterauslegung zu beachten? Kriterium 3

Beim dritten Auslegungs-Kriterium geht es um das Verhältnis der Peak-Leistung des Solargenerators – also der Leistung die dieser bei Standard Test Bedingungen liefert – im Verhältnis zur Wechselrichter Nennleistung  auf der Wechselstromseite.

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Warum wählt man die Leistung des Wechselrichters nicht einfach genauso groß wie die Leistung des Solargenerators werden Sie sich sicher fragen… Was gibt es da  groß auszulegen.

Leistungsverlauf einer Photovoltaikanlage an einem wolkenlosen Tag im September. Auch um die Mittagszeit wird nur eine Leistung von ca. 70% der Generatorpeakleistung erreicht!

Prinzipiell macht man auch nichts falsch wenn man genau so vorgeht. Es ist jedoch durchaus üblich in der Photovoltaikbranche, dass man den Wechselrichter etwas schwächer dimensioniert als den Solargenerator. Wichtig zu wissen ist hierbei, dass man den Wechselrichter dadurch auch niemals zerstören kann. Man könnte zum Beispiel ohne weiteres einen 10 kWp Solargenerator an einen 3 kWp Wechselrichter anschließen. Der Wechselrichter würde dadurch zwar öfter mit seiner Nennleistung belastet, kaputt gehen darf er aber trotzdem nicht. Zerstören kann man einen Wechselrichter nur dadurch, dass man zu viele Solarmodule in Reihe schaltet. (siehe Kriterium 1) Die Unterdimensionierung macht aus wirtschaftlichen Gesichtspunkten heraus durchaus Sinn. Betrachtet man die Leistung eines Solargenerators im Verlauf eines Tages, so kommt die Maximalleistung natürlich nur um die Mittagszeit herum vor (bei südl. ausgerichteten Modulen ) wenn der Winkel zwischen der Solarfläche und den Sonnenstrahlen möglichst steil ist. Je flacher der Sonnenstand wird, desto geringer ist auch die Leistung des Solargenerators. Der Wechselrichter benötigt seine maximale Leistungsfähigkeit daher nur um die Mittagszeit. Doch auch zu dieser Zeit kommt nicht immer die Maximalleistung, da diese ja nicht nur eine Einstrahlung von 1000W/m² erfordert, sondern auch eine Temperatur von nur 25°C. An einem schönen Sonnentag im Sommer werden aber locker Modultemperaturen bis zu 60°C und darüber erreicht, so dass auch bei voller Einstrahlung noch keine volle Wechselrichterleistung benötigt wird (Im Beispiel sind es noch nicht einmal 80%).

Verhältnis zwischen Solargeneratorpeakleistung und Wechselrichternennleistung wenn der Ertragsverlust 0,5% nicht überschreiten soll. (Quelle Fraunhofer Institut für solare Energiesysteme ISE)

Die alles entscheidende Frage ist bei der Auslegung der Wechselrichternennleistung schließlich wie weit man die Wechselrichterleistung gegenüber der des Solargenerators verringern kann ohne eine signifikante Einbuße beim Energieertrag hinnehmen zu müssen. Hier hat dankenswerter Weise das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme ISE eine umfangreiche Untersuchung angestellt, deren Ergebnisse man hier anschauen  kann. Es wurde ein Diagramm berechnet, auf dem man sehen kann bei welcher Dachneigung und Dachausrichtung man den Wechselrichter um wie viel Prozent unterdimensionieren kann um über’s ganze Jahr gesehen nicht mehr als 0,5% des maximal möglichen Stromertrages zu verlieren.

Beispiel: Bei einem Dach mit einer Neigung von 15° und einer Ausrichtung von 120° (60° Südabweichung) kann man den Solargenerator um 25% größer dimensionieren als den Wechselrichter. (siehe Diagramm)

Es gibt also durchaus etwas Spielraum bei der Auslegung der Wechselrichter Nennleistung, zumal viele Wechselrichter auch kurzfristig für ein paar Minuten mal eine etwas höhere Leistung übertragen können (Die maximale AC-Wechselrichterleistung). Man sollte die Nutzung dieses Spielraumes jedoch nicht übertreiben.

Grundsätzlich gilt: Je geringer die Überdimensionierung des Solargenerators, desto geringer der Stress für den Wechselrichter wenn dann wirklich einmal die volle Leistung kommt. Wenn ein Wechselrichter weniger oft an seiner Leistungsgrenze arbeitet kann man auch von einer längeren Lebensdauer der Geräte ausgehen.

Im nächsten Beitrag lesen Sie was man sonst noch so bei der Wechselrichterauslegung beachten sollte…

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