Wechselstrom und Photovoltaik – Bedeutung und Nutzen
Frank Nowotzin
Veröffentlicht: 30.01.2024
AKTUALISIERT AM: 30.01.2024
In Solarzellen erfolgt die Umwandlung von Sonnenstrahlung in Gleichstrom. Jedoch basiert das öffentliche Stromnetz auf Wechselstrom, und alle herkömmlichen Verbraucher sind darauf abgestimmt. In diesem Kontext übernimmt der Wechselrichter die entscheidende Aufgabe, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Und genau Letzterer steht in diesem Artikel im Rampenlicht. Wir erläutern unter anderem, wofür er genau gebraucht wird und welche Arten es gibt.
Inhaltsverzeichnis
Was ist Wechselstrom und warum ist er für die Photovoltaik bedeutsam?
Wechselstrom zeichnet sich durch die periodische Änderung der Stromrichtung aus, gemessen in Hertz (Hz). In deutschen Stromversorgungsnetzen beträgt die Frequenz 50 Hz, was bedeutet, dass die Richtung des Stroms 50 Mal pro Sekunde wechselt. Im zeitlichen Mittel über eine Sinuskurve ist der Strom dann gleich Null.
Vorteile von Wechselstrom: Effiziente Übertragung und Transformation
Wechselstrom kann fast verlustfrei über mittelgroße Distanzen übertragen werden, da er sich effizient auf hohe Spannungen transformieren lässt. Daher eignet er sich gut für Hochspannungsnetze mit bis zu 380.000 Volt (380 kV) und kann problemlos über Transformatoren auf 230 Volt heruntertransformiert werden. Zudem lässt sich Wechselstrom leicht in Generatoren erzeugen.
Obwohl viele elektronische Geräte ein Netzteil benötigen, da sie auf Gleichstrom angewiesen sind, wird Wechselstrom in öffentlichen Stromnetzen übertragen.
Umwandlung von Gleichstrom: Notwendigkeit und Prozess
Da Solarzellen ausschließlich Gleichstrom produzieren, ist eine Umwandlung erforderlich, insbesondere für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen. In Inselanlagen wird der erzeugte Gleichstrom in Batterien gespeichert und später in Wechselstrom umgewandelt, um konventionelle Verbraucher zu versorgen. Ein Inverter oder Wechselrichter übernimmt diese entscheidende Funktion und ermöglicht die Einspeisung von Solarstrom als Wechselstrom ins Netz.
Warum ist die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom erforderlich?
Infolge der systembedingten Produktion von Gleichstrom in Photovoltaikanlagen steht die Herausforderung, dass viele Haushaltsgeräte Wechselstrom nutzen. Diese Diskrepanz wird durch den Einsatz von Photovoltaik- oder PV-Wechselrichtern bewältigt, insbesondere bei Solaranlagen. Diese übernehmen nicht nur die Umwandlung, sondern überwachen auch die Einspeisung des erzeugten Solarstroms ins öffentliche Netz.
Im Falle von Netzstörungen oder einem Ausfall kann das Gerät die Hausanlage sicher von der öffentlichen Versorgungsanlage trennen.
Vielseitige Funktionen des PV-Wechselrichters
Ein PV-Wechselrichter hat die Fähigkeit, nicht nur Gleichstrom in Wechselstrom, sondern auch in Dreiphasenwechselstrom oder Drehstrom umzuwandeln. Drehstrom eignet sich besonders für höhere Leistungsbereiche wie Hochspannungs-Übertragungsnetze oder Niederspannungsnetze. Bei Bedarf für die Umwandlung von Wechselstrom in Gleichstrom kommt hingegen ein Gleichrichter zum Einsatz.
Verschiedene Typen von Solar-Wechselrichtern
Es gibt verschiedene Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern, darunter:
Modulwechselrichter
Modulwechselrichter werden für jedes Solarmodul einzeln eingesetzt, was eine Optimierung für jedes Modul ermöglicht. Obwohl dies den Vorteil der Anpassungsfähigkeit bietet, sind die Investitionskosten höher, und die Fehlersuche bei Störungen kann zeitaufwendig sein.
Trafowechselrichter und trafolose Wechselrichter
Trafowechselrichter trennen den Gleich- und Wechselstromkreis des Versorgungsnetzes und der PV-Anlage voneinander, was als Überspannungsschutz für die Solaranlage dient. Trafolose Wechselrichter sind leichter, haben einen höheren Wirkungsgrad und sind akustisch kaum hörbar. Allerdings können sie nicht an sowohl positiv als auch negativ geladene Photovoltaik-Module angeschlossen werden.
Multistringwechselrichter
Multistring-Wechselrichter verbinden mehrere Strings oder Stränge an ein Gerät und eignen sich daher auch für größere Anlagen.
Zentralwechselrichter
Zentralwechselrichter kommen bei großen, homogenen Anlagen mit gleich ausgerichteten Strings zum Einsatz und erzielen gute Wirkungsgrade.
Wechselstrom erzeugen mit dem Wechselrichter: Die richtige Auswahl und Auslegung
Die Auswahl des passenden Solar-Wechselrichters hängt von verschiedenen Faktoren ab. Die Eingangsleistung, der Spannungsbereich und der Wirkungsgrad sind entscheidende Kriterien. Um die optimale Leistung zu gewährleisten, sollte besonders auf die Auslegung des Stromwechselrichters geachtet werden:
Eingangsleistung:
Die Eingangsleistung des Wechselrichters sollte der Gesamtleistung der angebundenen Module entsprechen.
Spannungsbereich:
Der Spannungsbereich des Wechselrichters muss den Spannungsbereich der Solarmodule abdecken, einschließlich Toleranzwerte.
Wirkungsgrad:
Ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet, dass ein Großteil des erzeugten Stroms nach der Umwandlung tatsächlich nutzbar ist.
Wie teuer ist ein Wechselrichter bei der AceFlex GmbH?
Die Preise für Wechselrichter variieren stark und hängen von Hersteller, Funktionsumfang und Ausgangsleistung ab. Derzeit liegen die typischen Preise bei etwa 200 bis 350 Euro pro Kilowatt. Eine genaue Kostenschätzung kann durch ein individuelles Angebot unserer Solarteure erfolgen.
Integration von Wechselrichtern in Solarmodule: Ein Blick in die Zukunft
Aktuell sind Wechselrichter nicht so langlebig wie Solarmodule, weshalb sie getrennt eingesetzt werden. Dennoch gibt es Entwicklungen für Solarmodule mit integrierten Invertern. Diese könnten den Wirkungsgrad verbessern und die Planung sowie Installation von Photovoltaikanlagen erleichtern, indem sie beide Funktionen kombinieren.
Darum sollten Sie den Wechselrichter bei der AceFlex GmbH kaufen!
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Fazit: Nutzbaren Wechselstrom durch Photovoltaik
Die Verwendung von Wechselstrom in der Photovoltaik hat sich als wegweisend für eine effiziente und vielseitige Nutzung von Solarenergie erwiesen. Denn die Umwandlung von Gleichstrom, den Solarzellen erzeugen, in Wechselstrom ermöglicht nicht nur die nahtlose Integration in das bestehende Stromnetz, sondern auch die effektive Versorgung von Haushalten und Unternehmen.
Mit fortschrittlichen Wechselrichtern und Technologien wie bei AceFlex können Anwender eine maximale Energieausbeute aus ihren Solaranlagen erzielen. Die Flexibilität des Wechselstroms ermöglicht eine breite Palette von Anwendungen und macht ihn zu einer Schlüsselkomponente für eine nachhaltige und effiziente Nutzung von Solarenergie.
Für weiterführende Fragen oder eine individuelle Beratung zum Einsatz von Wechselstrom in der Photovoltaik stehen unsere Experten bei AceFlex gerne zur Verfügung.
FAQ (Häufig gestellte Fragen) zu Wechselstrom in der Photovoltaik:
Warum wird Wechselstrom in der Photovoltaik verwendet?
Wechselstrom ermöglicht eine effiziente Übertragung von Solarenergie über große Entfernungen und die Integration in das bestehende Stromnetz. Zudem eignet er sich auch besser für die Versorgung von Haushalten und Unternehmen.
Welche Rolle spielt der Wechselrichter in der Photovoltaik?
Der Wechselrichter spielt eine entscheidende Rolle, da er Gleichstrom in den von Haushalten und Unternehmen genutzten Wechselstrom umwandelt. Und ein qualitativ hochwertiger Wechselrichter, wie bei AceFlex erhältlich, maximiert die Energieausbeute.
Können Photovoltaik-Anlagen ohne Wechselrichter betrieben werden?
Nein, Wechselrichter sind entscheidend, um den erzeugten Gleichstrom in den handelsüblichen Wechselstrom umzuwandeln. Dies ist notwendig, um Solarstrom effizient zu nutzen.
Wie beeinflusst die Qualität des Wechselrichters die Leistung der Photovoltaik-Anlage?
Ein hochwertiger Wechselrichter maximiert die Energieausbeute der Photovoltaik-Anlage. Eine präzise Umwandlung und Anpassung an wechselnde Bedingungen verbessern die Gesamtleistung und Langlebigkeit der Anlage.
Welche Vorteile bietet Wechselstrom für Endverbraucher?
Wechselstrom ermöglicht die direkte Nutzung von Solarenergie in Haushalten und Unternehmen. Dabei ist er kompatibel mit den meisten elektrischen Geräten und erleichtert die Integration erneuerbarer Energiequellen in den Alltag.
Wie beeinflusst die Netzstabilität die Leistung von Photovoltaik-Anlagen mit Wechselstrom?
Wechselstrom ermöglicht die nahtlose Integration in das bestehende Stromnetz, was die Netzstabilität fördert. Photovoltaik-Anlagen tragen durch ihre dezentrale Energieerzeugung dazu bei, das Netz widerstandsfähiger und effizienter zu machen.
Sind Wechselrichter wartungsintensiv?
Moderne Wechselrichter, insbesondere qualitativ hochwertige Modelle wie bei AceFlex, erfordern in der Regel minimale Wartung. Regelmäßige Inspektionen werden jedoch empfohlen, um eine optimale Leistung und Langlebigkeit sicherzustellen.
Können Photovoltaik-Anlagen mit Wechselstrom netzunabhängig betrieben werden?
Ja, in Verbindung mit geeigneten Speichersystemen können Photovoltaik-Anlagen mit Wechselstrom netzunabhängig betrieben werden. Denn dies ermöglicht eine zuverlässige Stromversorgung auch bei Netzausfällen.
Gibt es spezielle Anforderungen für den Anschluss von Photovoltaik-Anlagen mit Wechselstrom an das Stromnetz?
Die Anschlussvorschriften können je nach Region variieren. Es ist wichtig, sich über lokale Vorschriften und Standards zu informieren. Und die meisten Länder haben jedoch klare Richtlinien für den sicheren Anschluss von Photovoltaik-Anlagen.
Wie wirkt sich die Effizienz des Wechselrichters auf den Gesamtertrag der Photovoltaik-Anlage aus?
Die Effizienz des Wechselrichters hat direkten Einfluss auf den Gesamtertrag der Photovoltaik-Anlage. Denn ein effizienter Wechselrichter, wie bei AceFlex, maximiert die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom und optimiert somit die Energieausbeute der Anlage.