Auslegung von PV-Wechselrichtern berechnen: Anleitung, Rechner und Beispiele
Inhaltsverzeichnis
PV-Wechselrichter optimal dimensionieren: Ein Leitfaden zur Steigerung der Effizienz Ihrer Photovoltaikanlage
- PV-Wechselrichter sind zentral für die Effizienz von Photovoltaikanlagen, da sie den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandeln.
- Eine korrekte Dimensionierung der PV-Wechselrichter ist entscheidend, da falsche Dimensionierungen zu Leistungsverlusten und Beeinträchtigungen der Wirtschaftlichkeit führen können.
- Eine hohe Effizienz der PV-Anlage wird durch optimale Abstimmung aller Komponenten erreicht, einschließlich Modulauswahl und -anordnung, Wechselrichter und Verkabelung.
- Die Leistung des Wechselrichters ist ein Schlüsselelement für die Effizienz der Anlage. Wichtige Parameter hierbei sind der Wirkungsgrad, die AC/DC Nennleistung und der Spannungsbereich.
- Die Gesamtgeneratorleistung der Module wird durch die Summe der Nennleistungen aller Solarmodule ermittelt. Dabei ist das optimale Verhältnis zwischen Anlagenleistung und Wechselrichterleistung zu beachten.
- Der Spannungsbereich des Wechselrichters hängt von den technischen Daten der Solarmodule ab und muss verschiedene Betriebsbedingungen, insbesondere Temperaturänderungen, berücksichtigen.
- Der Temperaturkoeffizient spielt eine entscheidende Rolle bei der Berechnung des Spannungsbereichs, da er die temperaturbedingte Leistungsminderung der Module beschreibt.
- Der Wirkungsgrad des Wechselrichters gibt an, wie viel der von den Solarmodulen erzeugten Energie tatsächlich in nutzbaren Strom umgewandelt wird.
- Eine professionelle Auslegungsberechnung wird dringend empfohlen, um eine optimale Auslegung der Anlage zu gewährleisten und die Effizienz und Wirtschaftlichkeit zu maximieren.
Die Welt der Solarenergie birgt viele Facetten, eine davon ist die Nutzung von Photovoltaikanlagen. Hier ist der PV-Wechselrichter eine zentrale Komponente.
Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dieser kann dann ins Stromnetz eingespeist oder im Haushalt genutzt werden.
Eine korrekt dimensionierte Anlage ist entscheidend. Falsche Dimensionierungen können zu Leistungsverlusten führen und die Wirtschaftlichkeit des gesamten Systems beeinträchtigen.
Interaktiver Rechner für die Berechnung der Wechselrichter-Auslegung
Die Rolle der Harmonisierung in der Leistungsbestimmung
Eine hohe Effizienz einer PV-Anlage wird durch optimal aufeinander abgestimmte Komponenten erreicht. Dazu gehören:
- Modulauswahl und -anordnung
- Wechselrichter
- Verkabelung
Die Dachdimensionen und -ausrichtung sind bei der Modulauswahl besonders wichtig. Hier können hochleistungsfähige Module oder eine optimale Ausrichtung zur Sonne zum Einsatz kommen, je nach Gegebenheiten.
Leistungsberechnung
Die Leistung des Wechselrichters beeinflusst stark die Effizienz einer Photovoltaikanlage. Wichtige Parameter sind:
- Wirkungsgrad
- AC/DC Nennleistung
- Spannungsbereich
Diese Faktoren bestimmen, wie viel Strom der Wechselrichter aus der von den Solarmodulen erzeugten Energie erzeugen kann.
Die benötigte Wechselrichterleistung lässt sich durch die Summe der Nennleistungen aller Solarmodulen berechnen. Allerdings gibt es verschiedene Wechselrichterarten mit jeweils unterschiedlichen Leistungsgrenzen.
Ermittlung der AC/DC Nennleistung
Die Gesamtgeneratorleistung der Module ergibt sich aus der Summe der Nennleistungen aller Solarmodule.
Ein einfaches Beispiel: Angenommen, Sie haben 20 Solarmodule mit einer Nennleistung von je 250 W. Die Gesamtgeneratorleistung wäre dann 20 Module * 250 W/Modul = 5000 W oder 5 kW.
Ein wichtiges Detail ist das optimale Verhältnis zwischen Anlagenleistung und Wechselrichterleistung. Üblich ist ein Verhältnis von etwa 1,2:1. Bei unseren 5 kW wären das 5 kW * 1,2 = 6 kW Wechselrichterleistung. Abweichungen sind je nach Anlage und Wechselrichtertyp möglich.
Ermittlung des Spannungsbereichs
Der Spannungsbereich hängt von den technischen Daten der Solarmodule ab.
Angenommen, unsere 20 Module haben eine Nennspannung von je 30 V. Bei einer seriellen Verschaltung (die übliche Methode) addieren sich die Spannungen, also 20 Module * 30 V/Modul = 600 V.
Dies ist die Maximalleistung bei Normbedingungen (25 °C). Bei höheren Temperaturen sinkt die Spannung. Hier kommt der Temperaturkoeffizient ins Spiel. Ist dieser z. B. -0,4 %/°C und die Modultemperatur beträgt 40 °C, sinkt die Spannung um 0,4 % * (40 °C – 25 °C) = 6 %. Unsere 600 V würden dann auf 564 V sinken. Dies muss der Wechselrichter abdecken können.
Berücksichtigung des Temperaturkoeffizienten
Die Temperatur beeinflusst den Spannungsbereich stark. Bei steigender Temperatur sinkt die Leistung der Solarmodule und damit die Spannung.
Der Temperaturkoeffizient ist hier ein wichtiger Parameter. Er gibt an, wie stark die Leistung der Module pro Grad Celsius über der Normtemperatur von 25 °C sinkt. Dieser muss bei der Dimensionierung des Wechselrichters berücksichtigt werden.
Berücksichtigung des Wechselrichter-Wirkungsgrades
Der Wirkungsgrad des Wechselrichters spielt eine entscheidende Rolle. Er gibt an, wie viel der von den Solarmodulen erzeugten Energie tatsächlich in nutzbaren Strom umgewandelt wird.
Je höher der Wirkungsgrad, desto effizienter arbeitet der Wechselrichter. Der tatsächlich produzierte Strom lässt sich durch Multiplikation der Generatorleistung mit dem Wirkungsgrad berechnen.
Empfehlung zur professionellen Auslegungsberechnung
Eine genaue Berechnung der Wechselrichter-Dimensionierung erfordert Fachwissen und Erfahrung. Daher ist die Nutzung von Fachmagazinen und professionellen Dienstleistungen zu empfehlen.
Diese können wertvolle Unterstützung bei der optimalen Auslegung der Anlage leisten und so die Effizienz und Wirtschaftlichkeit maximieren.
Wechselrichter Auslegung Berechnung mit Fronius
Fronius ist ein bekannter Anbieter von Photovoltaik-Wechselrichtern und bietet ein Online-Tool zur Wechselrichterauslegung namens „Creator.fronius.com/pv-design„.
Dieses Tool hilft Ihnen, den optimalen Wechselrichter für Ihr Photovoltaik-Projekt zu finden. Es berücksichtigt dabei wichtige Faktoren wie Standort, Modultyp, Dachneigung und -ausrichtung sowie die geplante Anlagengröße.
Das Herzstück des Fronius Solar Konfigurator ist seine intuitive Benutzeroberfläche. Zunächst geben Sie Ihre Standortdaten ein. Anschließend können Sie die Art und Anzahl der Solarmodule angeben, die Sie installieren möchten, sowie weitere Details zur Installation. Daraufhin berechnet das Tool automatisch den passenden Wechselrichter.
Eine hilfreiche Funktion des Tools ist die grafische Darstellung der Systemeffizienz, die Ihnen einen schnellen Überblick über die Leistungsfähigkeit Ihrer geplanten Anlage gibt. Darüber hinaus bietet das Tool die Möglichkeit, verschiedene Szenarien zu simulieren, indem Sie verschiedene Parameter variieren.
Der Fronius Solar Konfigurator berücksichtigt auch erweiterte Parameter wie Verschattung oder unterschiedliche Ausrichtungen und Neigungen von Modulfeldern, um eine möglichst genaue Berechnung zu gewährleisten.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Fronius-Tool eine umfassende Unterstützung für die Auslegung von Photovoltaikanlagen bietet. Es ermöglicht eine detaillierte Planung und Simulation, die auf den individuellen Bedingungen und Anforderungen Ihrer PV-Anlage basiert.
Wechselrichter Auslegung Berechnung laut SMA
SMA Solar Technology AG ist ein weltweit führender Spezialist für Photovoltaik-Systemtechnik von der privaten Solaranlage bis zum Megawatt PV-Kraftwerk. Im Kontext der Wechselrichterauslegung und -berechnung werden in dem Dokument folgende Punkte hervorgehoben:
- „PV-Generator und Wechselrichter müssen besonders in ihren Leistungsdaten aufeinander abgestimmt sein. Ein Maß dafür ist das Nennleistungsverhältnis (Nominal Power Ratio, kurz NPR). Es beschreibt das Verhältnis von DC‑Leistung des Wechselrichters (PDC) und PV‑Generatorleistung (PDCGEN).“ (Seite 21)
- „Die DC-Eingangsleistung des Wechselrichters gibt an, welche DC‑Leistung am Wechselrichter-Eingang ankommen muss, damit sich die gewünschte AC‑Leistung in das öffentliche Stromnetz einspeisen lässt. Bei der Berechnung ist zu beachten, dass der Wirkungsgrad des Wechselrichters von der PV‑Generatorspannung beeinflusst wird.“ (Seite 20)
Quelle: SMA: Planung eines PV-Generators
Zusammenfassung und Schlussfolgerungen
Die korrekte Auslegung von PV-Wechselrichtern ist essenziell für die Effizienz und Langlebigkeit eines PV-Systems. Hierfür ist eine genaue Berechnung der Leistungsparameter und die Harmonisierung aller Komponenten nötig.
Fachmagazine und professionelle Dienstleistungen können wertvolle Unterstützung bieten.
Weiterführende Ressourcen und Links
Für weitere Informationen empfehlen wir folgende Ressourcen:
- Deye Wechselrichter Test
- SMA: Planung eines PV-Generators
- Fachmagazine: „Photon“, „Sonnenenergie“
- Professionelle Dienstleister: SolarEdge, SMA
- Richtlinien: VDE-Normen für Photovoltaik-Anlagen
FAQ
Wie viele PV-Module an Wechselrichter?
Die Anzahl der PV-Module pro String sollte so gewählt werden, dass die String-Spannung immer über der minimalen MPP-Spannung des Wechselrichters liegt. Unterschreitet die String-Spannung die minimale MPP-Spannung des Wechselrichters, kann es zu Ertragseinbußen kommen.
Wie viel Watt sollte ein Wechselrichter haben?
Die Leistung eines Wechselrichters hängt von der Gesamtleistung des PV-Generators und der Leistung aller PV-Module eines Strings ab. Die minimale String-Anzahl lässt sich aus dem Quotienten der gesamten PV-Generatorleistung und der Leistung aller PV-Module eines Strings berechnen.
Welche Größe sollte ein Wechselrichter haben?
Die Größe eines Wechselrichters hängt von der Gesamtleistung des PV-Generators und der Leistung aller PV-Module eines Strings ab. Die minimale String-Anzahl lässt sich aus dem Quotienten der gesamten PV-Generatorleistung und der Leistung aller PV-Module eines Strings berechnen.
Warum Wechselrichter Überdimensionieren?
Ein Wechselrichter sollte überdimensioniert sein, um sicherzustellen, dass er die maximale Leistung des PV-Generators verarbeiten kann. Eine Überdimensionierung kann auch dazu beitragen, Ertragsverluste zu vermeiden und die Lebensdauer des Wechselrichters zu verlängern.
Wie viele Wechselrichter darf man haben?
Es gibt keine spezifische Begrenzung für die Anzahl der Wechselrichter, die Sie haben können. Allerdings darf die maximale Anzahl von Sunny String-Monitoren pro Wechselrichter 9 Geräte nicht überschreiten.
