Das Prinzip der Photovoltaik-Stromerzeugung beruht auf einer Technologie, die Lichtenergie durch Ausnutzung des Photovoltaikeffekts der Halbleiterschnittstelle direkt in elektrische Energie umwandelt. Kernstück dieser Technologie ist die Solarzelle. Die Solarzellen werden in Reihe geschaltet und zu einem großflächigen Solarzellenmodul verpackt und anschließend mit einem Leistungsregler oder Ähnlichem zu einem Photovoltaik-Stromerzeugungsgerät kombiniert. Der gesamte Prozess wird als Photovoltaik-Stromerzeugungssystem bezeichnet. Das Photovoltaik-Stromerzeugungssystem besteht aus Solarzellenfeldern, Batteriepacks, Lade- und Entladereglern, Photovoltaik-Wechselrichtern, Combiner-Boxen und weiteren Geräten.
Warum sollte man in einer Photovoltaik-Stromerzeugungsanlage einen Wechselrichter verwenden?
Ein Wechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Solarzellen erzeugen bei Sonnenlicht Gleichstrom, und der in der Batterie gespeicherte Gleichstrom ist ebenfalls Gleichstrom. Das Gleichstromversorgungssystem weist jedoch erhebliche Einschränkungen auf. Wechselstromverbraucher wie Leuchtstofflampen, Fernseher, Kühlschränke und elektrische Ventilatoren können im Alltag nicht mit Gleichstrom betrieben werden. Damit die Stromerzeugung durch Photovoltaik in unserem täglichen Leben breite Anwendung findet, sind Wechselrichter, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln können, unverzichtbar.
Als wichtiger Bestandteil der Photovoltaik-Stromerzeugung wird der Photovoltaik-Wechselrichter hauptsächlich zur Umwandlung des von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom eingesetzt. Der Wechselrichter dient nicht nur der DC-AC-Umwandlung, sondern maximiert auch die Leistung der Solarzelle und schützt das System vor Systemfehlern. Im Folgenden finden Sie eine kurze Einführung in die automatischen Betriebs- und Abschaltfunktionen des Photovoltaik-Wechselrichters sowie die Steuerungsfunktion zur Nachführung der maximalen Leistung.
1. Maximale Leistungsverfolgungs-Kontrollfunktion
Die Leistung eines Solarmoduls variiert mit der Intensität der Sonneneinstrahlung und der Temperatur des Solarmoduls selbst (Chiptemperatur). Da die Spannung bei steigendem Strom abnimmt, gibt es einen optimalen Betriebspunkt, an dem die maximale Leistung erreicht werden kann. Mit der Intensität der Sonneneinstrahlung ändert sich auch der optimale Betriebspunkt. Der Betriebspunkt des Solarmoduls liegt daher immer am maximalen Leistungspunkt, und das System erreicht stets die maximale Leistung. Diese Steuerung wird als Maximum-Power-Tracking-Steuerung bezeichnet. Wechselrichter für Solarstromanlagen zeichnen sich durch die Funktion des Maximum-Power-Point-Tracking (MPPT) aus.
2. Automatischer Betrieb und Stoppfunktion
Nach Sonnenaufgang nimmt die Intensität der Sonneneinstrahlung allmählich zu, und auch die Leistung der Solarzelle steigt. Sobald die vom Wechselrichter benötigte Ausgangsleistung erreicht ist, startet dieser automatisch. Nach der Inbetriebnahme überwacht der Wechselrichter kontinuierlich die Leistung des Solarmoduls. Solange die Ausgangsleistung des Solarmoduls größer ist als die für den Wechselrichterbetrieb erforderliche Ausgangsleistung, läuft der Wechselrichter weiter. Er stoppt bis zum Sonnenuntergang, auch bei Bewölkung und Regen. Der Wechselrichter kann weiterhin betrieben werden. Wenn die Leistung des Solarmoduls abnimmt und die Leistung des Wechselrichters nahe Null liegt, wechselt der Wechselrichter in den Standby-Modus.
Zusätzlich zu den beiden oben beschriebenen Funktionen verfügt der Photovoltaik-Wechselrichter auch über die Funktion, einen unabhängigen Betrieb zu verhindern (für netzgekoppelte Systeme), eine automatische Spannungsanpassungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme), eine Gleichstromerkennungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme) und eine Gleichstrom-Erdungserkennungsfunktion (für netzgekoppelte Systeme) sowie weitere Funktionen. Im Solarstromerzeugungssystem ist der Wirkungsgrad des Wechselrichters ein wichtiger Faktor, der die Kapazität der Solarzelle und die Kapazität der Batterie bestimmt.
Veröffentlichungszeit: 01.04.2023
