Photovoltaikanlagen werden in Deutschland immer beliebter, besonders da die Energiepreise durch Decke gehen. Ein wichtiger Bestandteil einer Photovoltaik-Anlage (PV-Anlage) ist dabei der Wechselrichter. Doch wie funktioniert der Wechselrichter und warum ist er unerlässlich?
Wie funktioniert ein Wechselrichter?
Wechselrichter kommen in verschiedenen Anwendungsbereichen und Leistungsklassen vor, doch sie alle erfüllen die gleiche, wichtige Funktion: Sie wandeln Gleichstrom (DC) in verwendbaren Wechselstrom (AC) um.
Das Gerät „zerhackt“ gewissermaßen die Gleichspannung. Die pulsierende Gleichspannung wird anschließend hinsichtlich ihrer Frequenz und der Stärke der elektrischen Schwingung (der Amplitude) angepasst, also zur Wechselspannung umgewandelt. Aus Gleichstrom wird Wechselstrom mit der üblichen Frequenz von 50 Hertz.
Anschließend wird der AC mithilfe von Filter geglättet. Dabei werden Störungen und Spannungsschwankungen minimiert. Der Wirkungsgrad moderner Wechselrichter beträgt 98 Prozent, das heißt nur 2 Prozent der gewonnenen Energie geht bei der Umwandlung verloren.
Dem entgegengesetzt ist der Gleichrichter, der aus Wechsel- wieder Gleichspannung macht.
Von DC zu AC: Weitere Aufgaben von Wechselrichtern
Zu den weiteren Aufgaben eines Wechselrichters gehört Leistungsoptimierung – schließlich scheint nicht immer die Sonne. Je nach Einstrahlungsstärke und Modultemperatur schwankt die Leistung der PV-Anlage. Das Gerät sorgt dennoch dafür, dass der Maximum Power Point (MPP) ermittelt und gehalten wird. Der Vorgang nennt sich MPP-Tracking.
Um den Wirkungsgrad bei der Umwandlung möglichst hoch zu halten, darf der Wechselrichter nicht zu warm werden. Daher reguliert das Gerät seine eigene Leistung bei Bedarf herunter, um die Temperatur anzupassen.
Weiterhin überwacht der Wechselrichter nicht nur, wie viel Energie über die PV-Anlage reinkommt, er checkt auch das öffentliche Stromnetz. Bei Störungen trennt er das PV-System entweder oder trägt zur Netzunterstützung bei – je nachdem, was die Situation verlangt.
Beim Kauf solltet ihr darauf achten, dass der Wechselrichter über eine Funktion zur sicheren Trennung der Anlage vom Stromnetz besitzt. Da die Solar-Module bei Sonneneinstrahlung ständig unter Spannung stehen, könnte das andernfalls gefährlich werden (Quelle: SMA).
Photovoltaik-Anlage: Warum sind Wechselrichter notwendig?
Die Umwandlung von Gleich- in Wechselspannung ist zentral, da erst so die durch die PV-Anlage generierte Energie entweder im Privatgebrauch genutzt oder zurück ins öffentliche Stromnetz gespeist werden kann. Beide Systeme arbeiten mit Wechselstrom. Durch die Solarpanels gewonnener Gleichstrom muss also zuerst kompatibel gemacht werden.
Warum basiert unsere Stromversorgung auf Wechselstrom? Nur AC kann über Transformatoren auf hohem Spannungsniveau transportiert werden. Das muss sein, um den Transportverlust möglichst gering zu halten.
Ein vollständiger Umstieg auf Hochspannungsleitungen würde sich allerdings auch nicht lohnen. Schließlich ist es nicht einfacher, die Gleichspannung der PV-Module in ein Gleichstromnetz einzuspeisen, als dafür einen Wechselrichter zu verwenden.
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