Wechselrichter: Dimensionierung, Auslegung und Größe berechnen

Stefano Fonseca
Zuletzt aktualisiert: 24/01/2024
Kategorie: Wechselrichter

Damit eine Photovoltaikanlage den maximalen Ertrag erzeugt, müssen die Solarmodule optimal auf den Wechselrichter abgestimmt sein. In diesem Beitrag gehen wir gezielt auf die Dimensionierung und Auslegung des Wechselrichters ein.

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Wie berechnet man die Auslegung des Wechselrichters?

Für die Auslegung des Wechselrichters ist das Verhältnis zwischen Anlagenleistung und Wechselrichterleistung entscheidend. Dieses Verhältnis sollte zwischen 90 und 110% liegen, damit die PV-Anlage möglichst viel Ertrag erzeugt. Bei der Auslegung müssen Sie zudem darauf achten, dass die PV-Anlage die notwendige Spannung für den Betrieb des Wechselrichters erzeugt. 

Leistungsdimensionierung

Zur Leistungsdimensionierung berechnet man den Auslegungsfaktor SRAC (kurz für Sizing Ratio Alternating Current). Dazu teilt man die Nennleistung der PV-Anlage durch die Ausgangsnennleistung des Wechselrichters:

  • SRAC = Nennleistung der PV-Anlage / Ausgangsnennleistung

Der ideale SRAC liegt bei 1,0. Werte zwischen 0,9 und 1,1 sind akzeptabel.

Beispiel: Für eine PV-Anlage mit 5 kWp Nennleistung sollte der Wechselrichter eine Ausgangsnennleistung von 5 kWh haben. Die minimale Leistung sollte in diesem Fall 4,5 kWh betragen und die maximale Leistung 5,5 kWh. 

Wechselrichter Leistungsdimensionierung

Spannungsdimensionierung

Jeder Wechselrichter hat einen Spannungsarbeitsbereich. Bei der Auslegung berechnet man bei der Spannungsdimensionierung die minimale und maximale Anzahl an Modulen, die an ein Wechselrichter anschließbar sind:

  • Um die maximale Anzahl von Modulen pro String zu berechnen, dividieren Sie die maximal zulässige Spannung eines Wechselrichters durch die maximale Leerlaufspannung. Bei dieser Berechnung wird von einer Modultemperatur von -10 °C ausgegangen;
  • Die Mindestanzahl der Module wird durch den MPP-Betriebsbereich des Wechselrichters bestimmt. Wenn die MPP-Spannung des Strings unter die zulässige Mindestspannung fällt, liefert der Wechselrichter nicht die maximal mögliche Leistung oder schaltet sich ab.

Stromdimensionierung

Die Anzahl der möglichen Strings wird durch den maximalen Strom des Wechselrichters und den maximalen Stringstrom bestimmt. Es wird empfohlen, das 1.25-fache des MPP-Stroms für den maximalen String-Strom zu berücksichtigen, um gelegentliche hohe Einstrahlungen von mehr als 1000 W/m² zu berücksichtigen.

Worauf sollten Sie bei der Auslegung von Wechselrichter achten?

Ausschlaggebend für die Auslegung eines Wechselrichters sind die Anzahl und die Anordnung an installierten Solarmodulen. Anhand von Faktoren wie Dachneigung und Ausrichtung sowie Verschattungen, ergibt sich die Nennleistung der Photovoltaikanlage und des Wechselrichters.

Jeder Modulstrang muss in Bezug auf Dachneigung und Ausrichtung zum Wechselrichter passen. Stringwechselrichter eignen sich für den Betrieb mehrerer PV-Module mit ähnlichen Bedingungen. Multistring-Wechselrichter besitzen mehrere String-Eingänge und kommen zum Einsatz, wenn Teilbereiche der PV-Anlage unterschiedliche Ausrichtungen bzw. Aufstellwinkel haben. Bei kleineren Anlagen kommen Modulwechselrichter zum Einsatz.

Bei konstanter, saisonaler Verschattung genügt es, die verschatteten und unverschatteten Modulbereiche am Wechselrichter zu trennen. Der MPP-Tracker des Wechselrichters sorgt dafür, dass die Module immer ihre beste Leistung bringen.

Vermeiden Sie folgende Fehler, um Energieverluste und mögliche Schäden am Wechselrichter zu vermeiden: 

  • Die maximale Eingangsspannung sollte nicht überschritten werden. Andernfalls riskieren Sie einen Kurzschluss des Wechselrichters;
  • Achten Sie darauf, dass am Wechselrichter genug Startspannung ankommt. Ansonsten wird dieser nicht in Betrieb gehen;
  • Vermeiden Sie Über- oder Unterdimensionierungen. 

Warum ist die richtige Dimensionierung eines Wechselrichters wichtig?

Für den effizienten Betrieb einer PV-Anlage müssen alle Komponenten aufeinander abgestimmt sein. Dafür werden die Komponenten in der Planungsphase so ausgelegt, dass sie die notwendigen Spannungen erzeugen und Ströme bewältigen. Dies ist eine komplexe und entscheidende Aufgabe bei der Planung von Photovoltaikanlagen. Eine falsche Dimensionierung kommt mit Leistungseinbußen einher.

Unterdimensionierung von Wechselrichter

Ein unterdimensionierter Wechselrichter führt zu Ertragsverlusten. Wenn die von der Anlage erzeugte Leistung zu hoch für den Wechselrichter ist, begrenzt er die eingehende PV-Leistung. Zudem altern überlastete Komponenten schneller und verringern die Lebenserwartung des Wechselrichters.

Überdimensionierung von Wechselrichter

Ein größerer Wechselrichter verbessert den Solarertrag, da er mehr Energie umwandelt. Ab einem Faktor von 1,1 ist der Wechselrichter überdimensioniert, arbeitet überwiegend im Teillastbetrieb und ist ineffizient. Ein größerer Wechselrichter ist also nur bis zu einem bestimmten Verhältnis von System- und Wechselrichterleistung von Vorteil.

Die Größe von Wechselrichter berechnen

Die meisten Hersteller bieten auf ihren Websites kostenlose Auslegungssoftware an. Auch Fachbetriebe nutzen diese Software für die Anlagenplanung. Die Software hilft bei der Ermittlung der optimalen Auslegung eines Wechselrichters. Allerdings ist für eine genaue Wechselrichterauslegung die Expertise eines Fachbetriebs unerlässlich, um kostspielige Fehler zu vermeiden.

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