Aufgrund der Gebäudevielfalt wird es zwangsläufig auch eine Vielfalt an Solaranlagen geben. Um die Umwandlungseffizienz der Solarenergie zu maximieren und gleichzeitig die ansprechende Optik des Gebäudes zu wahren, ist eine Diversifizierung unserer Wechselrichter erforderlich, um die bestmögliche Umwandlung der Solarenergie zu erreichen. Die weltweit gängigsten Solarwechselrichter-Methoden sind: Zentralwechselrichter, Stringwechselrichter, Multistringwechselrichter und Komponentenwechselrichter. Im Folgenden analysieren wir die Anwendungen verschiedener Wechselrichter.
Zentralwechselrichter werden üblicherweise in Systemen mit großen Photovoltaik-Kraftwerken (ca. 10 kW) eingesetzt. Viele parallele Photovoltaik-Stränge sind an den Gleichstromeingang desselben Zentralwechselrichters angeschlossen. Für hohe Leistungen werden üblicherweise dreiphasige IGBT-Leistungsmodule verwendet. Bei niedrigeren Leistungen werden Feldeffekttransistoren und der DSP-Konvertierungsregler verwendet, um die Qualität der erzeugten elektrischen Energie zu verbessern und sie sehr nahe an den Sinuswellenstrom heranzubringen. Die wichtigsten Vorteile des Systems sind seine hohe Leistung und seine geringen Kosten. Allerdings werden die Abstimmung der Photovoltaik-Stränge und teilweise Verschattung beeinflusst, was sich auf die Effizienz und Leistungskapazität des gesamten Photovoltaiksystems auswirkt. Gleichzeitig wird die Zuverlässigkeit der Stromerzeugung des gesamten Photovoltaiksystems durch den schlechten Betriebszustand einer Photovoltaik-Einheitengruppe beeinträchtigt. Die neueste Forschungsrichtung konzentriert sich auf den Einsatz der Raumzeigermodulationssteuerung und die Entwicklung neuer Wechselrichter-Topologieverbindungen, um unter Teillastbedingungen eine hohe Effizienz zu erreichen.
Am SolarMax-Zentralwechselrichter lässt sich eine Photovoltaik-Array-Schnittstellenbox anschließen, um jeden einzelnen Photovoltaik-Strang zu überwachen. Funktioniert einer der Stränge nicht ordnungsgemäß, übermittelt das System diese Information an die Fernbedienung. Gleichzeitig kann dieser Strang per Fernbedienung gestoppt werden, sodass der Ausfall eines Photovoltaik-Strangs die Leistung und Energieausbeute der gesamten Photovoltaikanlage nicht beeinträchtigt.
Stringwechselrichter haben sich international zu den beliebtesten Wechselrichtern entwickelt. Sie basieren auf einem modularen Konzept. Jeder Photovoltaik-Strang (1–5 kW) durchläuft einen Wechselrichter, erreicht die maximale Leistungsspitze am Gleichstromende und ist am Wechselstromende parallel geschaltet. Viele große Photovoltaik-Kraftwerke nutzen Stringwechselrichter. Der Vorteil: Sie sind unabhängig von Modulunterschieden und Verschattungen zwischen den Strängen und reduzieren gleichzeitig den optimalen Arbeitspunkt der Photovoltaikmodule.
Fehlanpassungen beim Wechselrichter erhöhen die Stromerzeugung. Diese technischen Vorteile senken nicht nur die Systemkosten, sondern erhöhen auch die Systemzuverlässigkeit. Gleichzeitig wird das Master-Slave-Konzept zwischen den Strängen eingeführt. Wenn ein einzelner Strang keinen Wechselrichter im System versorgen kann, werden mehrere Photovoltaik-Stränge miteinander verbunden, sodass einer oder mehrere von ihnen arbeiten können, um mehr Strom zu erzeugen. Das neueste Konzept besteht darin, dass mehrere Wechselrichter ein Team bilden und so das Master-Slave-Konzept ersetzen, was die Systemzuverlässigkeit deutlich erhöht. Transformatorlose Strangwechselrichter haben sich derzeit durchgesetzt.
Multistring-Wechselrichter kombinieren die Vorteile von zentralen Wechselrichtern und String-Wechselrichtern, vermeiden deren Nachteile und können in Photovoltaik-Kraftwerken mit mehreren Kilowatt eingesetzt werden. Multistring-Wechselrichter verfügen über verschiedene individuelle Leistungsspitzenverfolgungs- und DC/DC-Wandler. Diese Gleichspannungen werden von einem herkömmlichen DC/AC-Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt und an das Stromnetz angeschlossen. Photovoltaik-Strings mit unterschiedlichen Nennwerten (z. B. unterschiedliche Nennleistung, unterschiedliche Anzahl von Komponenten pro String, unterschiedliche Komponentenhersteller usw.), Photovoltaik-Module unterschiedlicher Größe oder Technologie sowie Strings mit unterschiedlicher Ausrichtung (z. B. Ost, Süd und West), unterschiedlichem Neigungswinkel oder unterschiedlicher Beschattung können an einen gemeinsamen Wechselrichter angeschlossen werden, und jeder String arbeitet mit seiner jeweiligen maximalen Leistungsspitze.
Gleichzeitig wird die Länge des Gleichstromkabels reduziert, der Schatteneffekt zwischen den Strängen und der Verlust durch die Unterschiede zwischen den Strängen werden minimiert.
Der Komponentenwechselrichter verbindet jede Photovoltaik-Komponente mit einem Wechselrichter. Jede Komponente verfügt über eine separate Leistungsspitzennachführung, sodass Komponente und Wechselrichter optimal aufeinander abgestimmt sind. Üblicherweise in Photovoltaik-Kraftwerken von 50 bis 400 W eingesetzt, ist der Gesamtwirkungsgrad geringer als bei Stringwechselrichtern. Da er parallel an die Wechselstromseite angeschlossen ist, erhöht sich die Komplexität der Verkabelung auf der Wechselstromseite und ist wartungsintensiv. Ein weiteres Problem ist die effektivere Anbindung an das Stromnetz. Die einfache Möglichkeit besteht darin, direkt über eine herkömmliche Wechselstromsteckdose an das Netz anzuschließen, was Kosten und Installationskosten reduziert. Die Sicherheitsstandards des Netzes lassen dies jedoch oft nicht zu. Der Energieversorger kann Einwände gegen den direkten Anschluss des Stromerzeugungsgeräts an die Steckdosen normaler Haushalte erheben. Ein weiterer Sicherheitsfaktor ist die Frage, ob ein Trenntransformator (Hochfrequenz oder Niederfrequenz) erforderlich ist oder ein transformatorloser Wechselrichter zulässig ist. DiesWechselrichterwird am häufigsten in Glasvorhangfassaden verwendet.
Beitragszeit: 29.10.2021
