Die Aufgaben eines PV-Wechselrichters sind so vielfältig wie anspruchsvoll:
1. Verlustarme Konvertierung
Eines der wichtigsten Merkmale eines Wechselrichters ist sein Umwandlungswirkungsgrad. Dieser Wert gibt an, welcher Anteil der als Gleichstrom "eingefügten" Energie in Form von Wechselstrom wieder herauskommt. Moderne Geräte können mit einem Wirkungsgrad von rund 98 Prozent betrieben werden.
2. Leistungsoptimierung
Die Leistungskennlinie eines PV-Moduls ist stark von der Strahlungsintensität und der Temperatur des Moduls abhängig – also von Werten, die sich im Tagesverlauf ständig ändern. Aus diesem Grund muss der Wechselrichter den optimalen Betriebspunkt auf der Leistungskennlinie finden und kontinuierlich beobachten, um in jeder Situation die maximale Leistung aus den PV-Modulen "herauszuholen". Der optimale Betriebspunkt wird als "Maximum Power Point" (MPP) bezeichnet, und die Suche und Verfolgung dieses MPP wird entsprechend als "MPP-Tracking" bezeichnet. MPP-Tracking ist für die Energieausbeute einer PV-Anlage extrem wichtig.
3. Überwachung und Sicherung
Zum einen überwacht der Wechselrichter den Energieertrag der PV-Anlage und signalisiert etwaige Probleme. Auf der anderen Seite überwacht es auch das Stromnetz, an das es angeschlossen ist. So muss sie im Falle eines Problems im Stromnetz die Anlage aus Sicherheitsgründen oder zur Unterstützung des Netzes sofort vom Netz trennen – je nach den Anforderungen des lokalen Netzbetreibers.
Darüber hinaus verfügt der Wechselrichter in den meisten Fällen über eine Vorrichtung, die den Strom von den PV-Modulen sicher unterbrechen kann. Da PV-Module immer live sind, wenn Licht auf sie scheint, können sie nicht ausgeschaltet werden. Wird das Wechselrichterkabel während des Betriebs getrennt, kann sich dadurch gefährliche Lichtbögen bilden, die aufgrund des Gleichstroms nicht ausgehen. Wird die Ausschnittvorrichtung direkt in den Wechselrichter integriert, reduziert sich der Installations- und Verdrahtungsaufwand erheblich.
4. Kommunikation
Kommunikationsschnittstellen am Wechselrichter ermöglichen die Steuerung und Überwachung aller Parameter, Betriebsdaten und Erträge. Über eine Netzwerkverbindung, einen industriellen Feldbus wie RS485 oder drahtlos über SMA Bluetooth können Daten abgerufen und Parameter für den Wechselrichter eingestellt werden. In den meisten Fällen werden die Daten über einen Datenlogger abgerufen, der die Daten von mehreren Wechselrichtern sammelt, aufbereitet und auf Wunsch an ein kostenloses Online-Datenportal (z.B. Sunny Portal von SMA) übermittelt.
5. Temperaturmanagement
Auch die Temperatur im Wechselrichtergehäuse beeinflusst den Umwandlungswirkungsgrad. Steigt er zu stark, muss der Wechselrichter seine Leistung reduzieren. Unter bestimmten Umständen kann die verfügbare Modulleistung nicht voll ausgeschöpft werden.
Zum einen beeinflusst der Aufstellungsort die Temperatur – eine konstant kühle Umgebung ist ideal. Zum anderen hängt es direkt vom Wechselrichterbetrieb ab: Schon ein Wirkungsgrad von 98 Prozent bedeutet eine Verlustleistung von zwei Prozent – in Form von Wärme. Wenn die Anlagenleistung 10 kW beträgt, beträgt die maximale thermische Leistung immer noch 200 W. Daher ist ein effizientes und zuverlässiges Kühlsystem für das Gehäuse sehr wichtig – wie das SMA Kühlkonzept "OptiCool". Das optimale thermische Layout der Komponenten ermöglicht es ihnen, ihre Wärme direkt an die Umgebung abzuleiten, während die gesamte Ummantelung gleichzeitig als Kühlkörper fungiert. Dadurch können die Wechselrichter auch bei Umgebungstemperaturen von bis zu 50° C mit maximaler Nennleistung arbeiten.
6. Schutz
Ein wetterfestes Gehäuse, idealerweise nach Schutzart IP65 gebaut, ermöglicht die Installation des Wechselrichters an jedem gewünschten Ort im Freien. Der Vorteil: Je näher an den Modulen der Wechselrichter installiert werden kann, desto geringer ist der Aufwand für die vergleichsweise teure DC-Verdrahtung.
#BMS# #BQC# #solar Wechselrichter #
