Was sind die Hauptmerkmale von Photovoltaik-Wechselrichtern?

Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Wechselrichters ist sein Wirkungsgrad, ein Wert, der den Anteil der zugeführten Energie angibt, wenn der Gleichstrom in Form von Wechselstrom zurückgegeben wird. Moderne Geräte arbeiten mit einem Wirkungsgrad von rund 98 Prozent.

Die Leistungskennlinie eines Photovoltaikmoduls hängt in hohem Maße von der Strahlungsintensität und der Temperatur des Moduls ab, also von den sich im Laufe des Tages ständig ändernden Werten. Daher muss der Wechselrichter den optimalen Betriebspunkt auf der Leistungskennlinie finden und kontinuierlich überwachen, um in jedem Fall die maximale Leistung aus dem PV-Modul zu gewinnen.

Einerseits überwacht der Wechselrichter die Stromerzeugung der Photovoltaikanlage, andererseits überwacht er auch das angeschlossene Stromnetz. Daher muss er bei einer Störung im Netz die Anlage aus Sicherheitsgründen – je nach den Vorgaben des lokalen Netzbetreibers – unverzüglich vom Netz trennen.

Darüber hinaus ist der Wechselrichter in den meisten Fällen mit einer Schutzeinrichtung ausgestattet, die den Stromfluss der PV-Module sicher unterbrechen kann. Da das Photovoltaikmodul beim Abstrahlen von Licht stets aktiv ist, kann es nicht abgeschaltet werden. Werden die Wechselrichterkabel während des Betriebs getrennt, können gefährliche Lichtbögen entstehen, die sich nicht mit Gleichstrom löschen lassen. Durch die direkte Integration des Schutzschalters in den Frequenzumrichter lassen sich Installations- und Verdrahtungsaufwand deutlich reduzieren.

Die Kommunikationsschnittstelle des Umrichters ermöglicht die Steuerung und Überwachung aller Parameter, Betriebsdaten und Produktionsdaten. Über eine Netzwerkverbindung, beispielsweise einen industriellen Feldbus wie RS 485, können Daten abgerufen und Parameter für den Umrichter eingestellt werden. In den meisten Fällen erfolgt die Datenerfassung über einen Datenlogger, der Daten von mehreren Umrichtern sammelt und diese bei Bedarf an ein kostenloses Online-Datenportal überträgt.

Die Temperatur im Wechselrichtergehäuse beeinflusst den Wirkungsgrad. Steigt sie zu stark an, muss der Wechselrichter die Leistung reduzieren, und in manchen Fällen kann die verfügbare Modulleistung nicht voll ausgenutzt werden. Zum einen wirkt sich der Aufstellungsort auf die Temperatur aus – eine konstant kühle Umgebung ist ideal. Zum anderen hängt sie direkt vom Betrieb des Wechselrichters ab: Selbst bei einem Wirkungsgrad von 98 % bedeutet dies einen Leistungsverlust von 2 %. Beträgt die Werksleistung 10 kW, liegt die maximale thermische Belastbarkeit weiterhin bei 200 W.

Das wetterfeste Gehäuse, idealerweise mit Schutzart IP 65, ermöglicht die Installation des Wechselrichters an jedem gewünschten Ort im Freien. Vorteil: Je näher die Module am Wechselrichter installiert werden können, desto geringer sind die Kosten für die vergleichsweise teure Gleichstromverkabelung.