Mini-PV: So werden Mikrowechselrichter richtig geplant
Mikrowechselrichter wandeln den Gleichstrom der Solarmodule direkt am Modul in Wechselstrom um. Sie werden vorzugsweise bei kleinen Anlagen mit bis zu acht Solarpaneelen eingesetzt. Bei Mikrowechselrichtern muss man allerdings darauf achten, dass sie mit den Modulen kompatibel und qualitativ hochwertig sind.
Erfahrungen mit solchen Systemen hat beispielsweise Laudeley Betriebstechnik gesammelt. So wurden bei einer Gebäudesanierung in Delmenhorst im Mai 2016 mehrere Solarmodule an Balkone montiert. Zum Einsatz kamen die Mikrowechselrichter der Firma AE Conversion.
Stringleistung wird nicht gemindert
Im Unterschied zum Stringwechselrichter wird beim Mikrowechselrichter die Stringleistung durch fehlerhafte oder verschattete Module nicht gemindert beziehungsweise der String gestört.
Auch lassen sich sehr kleine Solargeneratoren mit nur einem Modul konzipieren – etwa an Balkonen, den sogenannten Balkonkraftwerken. „Photovoltaikanlagen für den Eigenverbrauch werden aufgrund der steigenden Strompreise und der sinkenden Einspeisungsvergütungen immer attraktiver“, sagt Holger Laudeley, Geschäftsführer der Laudeley Betriebstechnik. „Allerdings ist die Umsetzung oft schwierig. Die Leistungsanforderungen an die Module und die Wechselrichter, die den Sonnenstrom ins Stromnetz einspeisen, steigen durch die wachsende Anzahl der Anlagen ebenfalls.“
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Mikrowechselrichter als Alternative bei Kleinanlagen
Bei Wechselrichtern im Eigenverbrauch gibt es zwei Einsatzvarianten: String- oder Modulwechselrichter. Bei den Stringwechselrichtern werden mehrere Solarpaneele in Reihenschaltung angeschlossen, bis die Systemspannung von 1.000 Volt DC erreicht ist. Diese Vorgehensweise ist allerdings bei kleinen Anlagen für den Eigenverbrauch problematisch, da Stringwechselrichter nicht unabhängig voneinander arbeiten und in ihrer Bauweise nur für größere Anlagen ausgelegt sind.
Bei einer Kleinanlage kommt als Alternative ein Mikrowechselrichter infrage, der direkt am Modul sitzt. „Wir verbauen grundsätzlich Mikrowechselrichter, um den Strom direkt in die Elektroverteilung der einzelnen Wohnparteien einzuspeisen“, erläutert Holger Laudeley. Bisher waren solche Kleinwechselrichter oft nicht mit den Solarmodulen und den Anforderungen der Hauselektrik kompatibel. Auch war es schwierig, auf besondere Eigenheiten in der Architektur oder den speziellen Leistungsbereich der Solarpaneele einzugehen. Zudem gab es keine Möglichkeit, die Anlage mittels Software oder eines entsprechenden Monitorings zu überwachen.
Individuelle Konvertierung
Für den Umbau des Mehrgeschossers in Delmenhorst wurde vom Energieversorger EWE der Einbau von mehreren Solarmodulen inklusive Mikrowechselrichtern initiiert. Die Firma Laudeley Betriebstechnik plante und installierte die Eigenverbrauchsanlage.
Zum Einsatz kamen Mikrowechselrichter von AE Conversion: Sie sind sehr gut für die Photovoltaik und den Eigenverbrauch geeignet. „Eine Wohnung wie in Delmenhorst verbraucht pro Jahr ungefähr 1.000 Kilowattstunden Strom“, rechnet Laudeley vor. „Mithilfe der Solarmodule und des Mikroinverters können bis zu 200 Kilowattstunden generiert werden, das sind fast 20 Prozent.“
Keine zusätzlichen Zähler
Die Verrechnung des Sonnenstroms kann der Mieter selbst vornehmen und kontrollieren, da eine Installation von zusätzlichen Zählern durch den Vermieter obsolet wird. Je nach Leistungsspezifikation wird der Mikroinverter direkt hinter ein oder zwei Module geschaltet. „Die individuelle Konvertierung an jedem einzelnen Modul ermöglicht es, die Sonnenenergie optimal auszunutzen“, erklärt Aymeri Barrailh von AE Conversion.
Zudem löst der kleine Modulinverter das Hauptproblem der Stringwechselrichter: Durch die Serienschaltung sind die Module leistungstechnisch voneinander abhängig. Fällt also die Leistung eines einzelnen Moduls beispielsweise durch eine Teilbeschattung oder einen Modulfehler ab, so beeinflusst dies die Leistung eines ganzen Wechselrichterstrangs negativ.
Durch die Parallelschaltung bei Anlagen mit Mikroinvertern geben die Module ihre Leistungen unabhängig voneinander ab – in Form von nutzbarem Wechselstrom. Somit kann jedes Modul optimal arbeiten. Optional wird der Modulinverter von AE Conversion mit Datenlogger und externem Verbrauchszähler kombiniert.
NA-Schutz integriert
Um Stromnetze und Photovoltaikanlagen in Störfällen vor Schäden zu schützen, schreibt die Niederspannungsrichtlinie seit 2012 bestimmte Schutzeinrichtungen vor. Sie sind unter dem Netz- und Anlagenschutz (NA-Schutz) zusammengefasst.
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Dabei handelt es sich nach der Richtlinie VDE 4105 um eine „typgeprüfte Schutzeinrichtung mit Konformitätsnachweis“, welche ständig Spannung und Frequenz des Versorgungsnetzes auf Einhaltung der vorgegebenen Toleranzen überwacht. Der NA-Schutz soll zwei grundsätzliche Probleme bei der Einspeisung dezentral erzeugter Energie in das Niederspannungsnetz lösen: erstens die Einhaltung der zulässigen Spannungen und Frequenzen im Stromnetz und zweitens die Abschaltung von Inselnetzen im Falle von Wartungsarbeiten. „Die zusätzliche Installation einer externen Abschalteinrichtung wird durch den Einsatz der Mikroinverter unnötig, da die gesetzlich vorgeschriebene Freischalteinrichtung nach VDE 4105 bereits integriert ist“, sagt Barrailh von AE Conversion.
Die Inverter werden je nach Spannung und Leistung der Solarmodule ausgewählt: Um ein möglichst breites Spektrum an Modultypen abzudecken, bietet AE Conversion vier Versionen an. Sie arbeiten mit Leistungen von 250 bis 500 Watt und mit einer DC-Eingangsspannung zwischen 20 und 90 Volt.
Sehr kompakt und robust
Die Bauweise des Mikroinverters ist sehr kompakt und robust. Sein Gehäuse entspricht Schutzklasse IP65. Er ist für Betriebstemperaturen von minus 25 Grad Celsius bis 70 Grad Celsius geeignet. Wenn die Temperatur im Inneren des Gehäuses einen bestimmten Wert überschreitet, regelt der Wechselrichter die maximale Leistung selbstständig ab, um sich zu schützen.
Leichter Zugang empfohlen
Jedes Gerät wird am Montagegestell unterhalb der Module angebracht. AE Conversion empfiehlt einen Ort, an dem der Installateur bei der Wartung leichten Zugang hat. „Beim Projekt in Delmenhorst wurden die Module einzeln an die neuen Balkonfassaden angebracht und die Inverter direkt dahinter angeschlossen“, berichtet Barrailh. „Das wird von Projekt zu Projekt anders gelöst.“
So lassen sich die Solarpanels inklusive Modulinverter auch auf Solardächern montieren. Das kann der Installateur gleich mit der Modulmontage erledigen. Außerdem kann er die Leistung der einzelnen Module jederzeit überwachen. Das wiederum erleichtert die Erkennung von Fehlern.
