Einführung in die Vor- und Nachteile der drei Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern

Als wichtiger Bestandteil der Photovoltaik-Stromerzeugung wandelt der Wechselrichter den von den Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Gängige Wechselrichter auf dem Markt lassen sich derzeit in zentrale Wechselrichter, String-Wechselrichter und moderne dezentrale Wechselrichter unterteilen. Im Folgenden werden die Eigenschaften der drei Wechselrichtertypen erläutert.

Wie der Name schon sagt, wandelt der zentrale Wechselrichter den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom für die Netzspannung und den Netzanschluss um. Daher ist die Leistung des Wechselrichters relativ hoch. In Photovoltaikkraftwerken werden üblicherweise zentrale Wechselrichter mit einer Leistung von über 500 kW eingesetzt.

• Hohe Leistung, geringe Stückzahl, einfache Handhabung; wenige Bauteile, gute Stabilität, einfache Wartung;
• Geringerer Oberwellengehalt, hohe Stromqualität; umfassende Schutzfunktionen, hohe Sicherheit;
• Dank der Leistungsfaktorkorrekturfunktion und der Unterspannungsdurchfahrtsfunktion ist das Stromnetz gut geregelt.

• Der MPPT-Spannungsbereich des zentralen Wechselrichters ist eng, und der Betrieb der einzelnen Komponenten kann nicht überwacht werden, sodass es unmöglich ist, jede Komponente am optimalen Arbeitspunkt zu betreiben, und die Komponentenkonfiguration ist nicht flexibel;
• Der zentrale Wechselrichter benötigt viel Platz, einen eigenen Maschinenraum und die Installation ist unflexibel;
• Der Stromverbrauch des Computers selbst sowie die Belüftung und Wärmeabfuhr des Computerraums sind hoch.

Wie der Name schon sagt, wandelt der String-Wechselrichter den von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom direkt in Wechselstrom um, erhöht anschließend die Spannung und speist diesen ins Stromnetz ein. Daher ist die Leistung des Wechselrichters relativ gering. PV-Kraftwerke verwenden im Allgemeinen String-Wechselrichter mit einer Leistung von unter 50 kW.

• Es ist unempfindlich gegenüber Modulunterschieden zwischen den Strings und Schattenwurf und reduziert gleichzeitig die Diskrepanz zwischen dem optimalen Betriebspunkt des Photovoltaik-Zellenmoduls und dem Wechselrichter, wodurch die Stromerzeugung maximiert wird;
• Der MPPT-Spannungsbereich ist groß und die Modulkonfiguration flexibler; an Regentagen und in Gebieten mit viel Nebel ist die Stromerzeugungszeit lang;
• Kleine Abmessungen, geringer Platzbedarf, kein spezieller Maschinenraum, flexible Installation;
• Geringer Eigenverbrauch und geringe Auswirkungen eines Scheiterns.

• Die elektrische Kapazität der Leistungselektronik ist gering, was sie für den Einsatz in großen Höhen ungeeignet macht; außerdem sind viele Komponenten integriert, wodurch die Stabilität etwas beeinträchtigt ist.
• Bei Installation im Freien können Wind und Sonne leicht zu einer Alterung des Gehäuses und des Kühlkörpers führen;
• Je größer die Anzahl der Wechselrichter, desto höher die Ausfallrate insgesamt und desto schwieriger die Systemüberwachung.
• Ohne die Auslegung eines Trenntransformators ist die elektrische Sicherheit etwas mangelhaft, und es ist nicht für das negative Erdungssystem von Dünnschichtmodulen geeignet.

Der dezentrale Wechselrichter ist eine neue Wechselrichterform, die in den letzten zwei Jahren entwickelt wurde und sich durch die Kombination von „zentralem Wechselrichter“ und „dezentralem MPPT-Tracking“ auszeichnet. Er vereint die Vorteile des zentralen Wechselrichters und des String-Wechselrichters und erzielt so die niedrigen Kosten des zentralen Wechselrichters mit der hohen Leistung des String-Wechselrichters.

• Im Vergleich zur zentralisierten Variante verringert die „dezentrale MPPT-Nachführung“ die Wahrscheinlichkeit von Fehlanpassungen und erhöht die Stromerzeugung.
• Im Vergleich zu zentralisierten und String-Wechselrichtern verfügt der verteilte Wechselrichter über eine Boost-Funktion, die die Leitungsverluste reduziert.
• Im Vergleich zur String-Bauweise bietet der „zentrale Wechselrichter“ hinsichtlich der Baukosten deutliche Vorteile.

• Weniger Erfahrung im Ingenieurwesen. Im Vergleich zu den beiden vorherigen Kategorien handelt es sich noch um eine neue Form, die in Ingenieurprojekten relativ wenige Anwendungen findet;
• Merkmale wie Sicherheit, Stabilität und hohe Stromerzeugung müssen noch einer technischen Projektprüfung unterzogen werden;
• Aufgrund der Verwendung eines „zentralen Wechselrichters“ bestehen beim dezentralen Wechselrichter auch die Nachteile des großen Platzbedarfs und der Notwendigkeit eines separaten Maschinenraums.