Der Wechselrichter ist das Herzstück einer Photovoltaikanlage. Bei der solaren Stromerzeugung erzeugt das Photovoltaikmodul Gleichstrom (DC). Viele Verbraucher benötigen jedoch Wechselstrom (AC). Die Gleichstromversorgung stößt hier an ihre Grenzen und die Spannungsumwandlung ist umständlich. Auch der Anwendungsbereich ist begrenzt; abgesehen von speziellen Verbrauchern ist ein Wechselrichter erforderlich, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Der Photovoltaik-Wechselrichter ist somit das zentrale Element der Anlage. Er wandelt den von den Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und leitet diesen an den Verbraucher oder das Stromnetz weiter. Er ist ein leistungselektronisches Gerät mit entsprechenden Schutzfunktionen.
Der Solarwechselrichter besteht im Wesentlichen aus Leistungsmodulen, Steuerplatinen, Leistungsschaltern, Filtern, Drosseln, Transformatoren, Schützen und Schaltschränken. Der Produktionsprozess umfasst die Vorverarbeitung der elektronischen Bauteile, die Montage der kompletten Anlage, die Prüfung und die Verpackung. Seine Entwicklung ist abhängig von der Weiterentwicklung der Leistungselektronik, der Halbleitertechnologie und moderner Steuerungstechnik.
Die Verbesserung des Wirkungsgrads von Solarwechselrichtern ist ein ständiges Thema. Steigt der Systemwirkungsgrad jedoch immer weiter an und nähert sich nahezu 100 %, geht eine weitere Effizienzsteigerung mit sinkenden Kosten einher. Daher ist es aktuell von großer Bedeutung, einen hohen Wirkungsgrad bei gleichzeitig guter Preiswettbewerbsfähigkeit zu gewährleisten.
Im Vergleich zu den Bemühungen um eine höhere Wechselrichtereffizienz gewinnt die Optimierung des Gesamtsystems zunehmend an Bedeutung für Solaranlagen. Bei einem Solarmodul, das lokal 2–3 % seiner Fläche verschattet, kann die Ausgangsleistung um bis zu 20 % sinken, wenn ein Wechselrichter mit MPPT-Funktion (Maximum Power Point Tracking) verwendet wird. Um dieser Situation besser zu begegnen, ist der Einsatz von 1:1-MPPT- oder Mehrfach-MPPT-Regelungen für einzelne oder mehrere Solarmodule eine sehr effektive Methode.
Da das Wechselrichtersystem netzgekoppelt betrieben wird, kann ein Ableitstrom in den Boden erhebliche Sicherheitsrisiken bergen. Um die Systemeffizienz zu steigern, werden die meisten Solarmodule in Reihe geschaltet, um eine hohe Gleichspannung zu erzeugen. Durch anormale Zustände zwischen den Elektroden kann es leicht zu einem Gleichstromlichtbogen kommen. Aufgrund der hohen Gleichspannung ist dieser Lichtbogen nur schwer zu löschen und birgt ein hohes Brandrisiko. Mit der zunehmenden Verbreitung von Solarwechselrichtersystemen wird die Systemsicherheit daher ein wichtiger Bestandteil der Wechselrichtertechnologie sein.
Veröffentlichungsdatum: 01.04.2023
