31.05.2023: Mehr Leistung vom Wechselrichter: So gelingt die perfekte Auslegung
Um die Energiewende hinzubekommen, ist es nach dem Atomausstieg entscheidend, erneuerbare Energien so effizient und intelligent wie möglich einzusetzen. Denn die Uhr tickt: Wenn mit dem Emissionshandel ETS 2 die Kohleverstromung ab ca. 2030 unwirtschaftlich wird, müssen die Erneuerbaren “erwachsen” genug sein, um noch mehr Verantwortung zu übernehmen. Eine einfache Maßnahme, um mehr Leistung vom Wechselrichter zu bekommen, ist dessen perfekte Auslegung: Hilft dem Einzelnen, aber auch der Energiewende insgesamt.
Die Auslegungsgrundlagen für Wechselrichter sind immer identisch – das betrifft sowohl den Mikro-Wechselrichter, der in ein Balkonkraftwerk integriert ist, genauso wie den klassischen Wechselrichter der Photovoltaikanlage auf dem Dach oder der Freifläche. “Um die perfekte Auslegung hinzukriegen, ist aber ein kleiner Ausflug in die Elektrotechnik notwendig”, sagt der Photovoltaik-Experte Holger Laudeley aus Ritterhude.
Was ist Watt Peak?
Ein Solarmodul liefert Gleichspannung. Die Leistung eines solchen Moduls wird in “Watt Peak” angegeben – bedeutet: die maximale Leistung des Solarmoduls unter idealen Bedingungen ist 300 Watt (Beispiel). Die idealen Bedingungen jenseits des Labors lassen sich durch die Ausrichtung eines Solarmoduls simulieren. Dabei gilt die Formel: Breitengrad minus 20 als idealer Winkel.
“In Norddeutschland sind wir auf dem 54. Breitengrad, was bedeutet, dass der ideale Winkel 34 Grad ist”, erklärt Laudeley. Allerdings spielt dieser ideale Winkel aufgrund der über Jahre verbesserten Diffuslichtfähigkeit der Solarmodule nur noch eine untergeordnete Rolle. Am Balkon rät Laudeley daher von einer Anwinkelung der Module ab, weil es die Windlastverhältnisse nicht zulassen.
Leerlaufspannung und MPPT erklärt
Die zweite wichtige Größe, die man bei der Auslegung des Wechselrichters verstehen muss, ist die Leerlaufspannung. Die Leerlaufspannung liegt an, sobald Licht auf das Modul fällt. In der Regel liegt die Leerlaufspannung zwischen 37 und 44 Volt. “Als Faustformel gilt: Sinkt die Temperatur, dann steigt die Leerlaufspannung”, erklärt Laudeley. Ist also beispielsweise mit einer Temperatur von -20 Grad zu rechnen, dann liegt die maximale Spannung 10 bis 15 Prozent über der normalen Leerlaufspannung.
Das führt zum nächsten relevanten Wert: MPPT steht für Maximum Power Point Regelung. Diese wird durch den Wechselrichter bestimmt. Der MPP-Regler im Tracker stellt das optimale Verhältnis aus Strom und Spannung her. Sobald der Wechselrichter zum Netz synchronisiert hat, stellt der MPP-Tracker die Spannung auf MPPT-Niveau, d.h. die Spannung sinkt um etwa drei bis sechs Volt..
Blindleistung und das Kotelett
Die sogenannte Scheinleistung wird in Voltampere angegeben und über die Formel Spannung (Volt) mal Strom errechnet. Die Blindleistung dagegen wird als Voltampere reaktiv angegeben, wird aber hier nicht entscheidend benötigt.
“Man kann sich das am Beispiel eines Koteletts verdeutlichen, wie das Zusammenspiel von Scheinleistung, Wirkleistung und Blindleistung funktioniert”, berichtet Laudeley. “Das ganze Kotelett ist die Scheinleistung, während der Knochen die Blindleistung und das Fleisch die Wirkleistung darstellt. Die zeigt letztlich das, worauf es ankommt.”
Für die perfekte Auslegung des Wechselrichters nun ein konkretes Beispiel: Nehmen wir ein 200 Watt Peak PV-Modul und einen 300 Watt Wechselrichter – das passt nicht zusammen, weil die Wechselrichter-Leistung niemals ausgeschöpft werden kann.
Überdimensionierung entscheidend
“Entscheidend ist daher die Überdimensionierung der Wechselrichter-Leistung von bis zu 30 Prozent im Vergleich zur Spitzenleistung des Solarmoduls”, so Laudeley. “Einen 300-Watt-Wechselrichter sollte man also mit einem 400-Watt-Modul betreiben, um den Wechselrichter perfekt auszulegen.”
Denn die Mehrleistung sorgt dafür, dass in den Diffuslicht-Phasen, die ja viel länger sind als die Ideallicht-Phasen, optimal für die Stromerzeugung genutzt werden. Bei einem Balkonkraftwerk, das eine Wechselrichter-Leistung von 600 Watt haben darf, passen also 800 Watt Spitzenleistung der Solarmodule perfekt dazu.
“Letztlich muss man immer bedenken, wofür ein solches Balkonkraftwerk geeignet ist: Für die Abdeckung des tagsüber vorhandenen Standby-Verbrauchs. Spitzenlasten wie etwa vom Herd wird man damit nie abdecken können”, so Laudeley.
In diesem Video gibt es Fragen und Antworten rund um das Thema Wechselrichter-Auslegung:
