Wie funktioniert ein Solarwechselrichter?

Mit dem schnell gestiegenen Interesse an erneuerbaren Energiequellen auf der ganzen Welt ist auch das Interesse an Solarsystemen in erstaunlichem Maße gestiegen. Die Fähigkeit der Sonne, ein ganzes Haus mit Strom zu versorgen, ist ein großer Vorteil für den Umweltschutz (denken Sie an all den eingesparten Strom!) und ist auch eine großartige Nutzung einer Ressource.

Solarenergie nutzt das Sonnenlicht, um sicheren und stabilen Strom zu erzeugen. Wenn Photovoltaikmodule alleine arbeiten, die die kinetische Energie der Sonne nicht in nutzbaren Strom umwandeln können, ist dies die Aufgabe eines Wechselrichters.

In einem häuslichen Solarenergiesystem ist ein Wechselrichter ein aktentaschengroßer Kasten, der unauffällig in der Nähe der Solarmodule installiert wird. Sie erzeugen Gleichstrom (DC), der, wenn er durch den Wechselrichter geleitet wird, in Wechselstrom (AC) umgewandelt wird. Dies ist die Art von Elektrizität, die für den Betrieb elektronischer Geräte erforderlich ist.  In diesem Blog erfahren Sie mehr über die Funktionsweise eines Solarwechselrichters.

Was ist Solarenergie

Sonnenkollektoren

Photovoltaikzellen, die zwischen Schichten aus halbleitenden Materialien wie Silikon eingebettet und in einem Polymerrahmen mit einer Glasoberfläche eingeschlossen sind, bilden ein Solarpanel. Aber wenn es um Sonnensysteme geht, wissen Sie eigentlich, woraus das Sonnensystem besteht und wie es funktioniert? Solarsysteme bestehen aus Solarmodulen (oder Photovoltaik-(PV-)Modulen), einem Wechselrichter (sehr wichtig), Verbindungskabeln und einem Gestell, um alles an Ort und Stelle zu halten.  Sie können je nach System und einem Stromzähler auch eine Batterie und einen Laderegler enthalten, und die Anzahl und Art der Paneele für jedes System hängt davon ab die benötigte Energieleistung.

Solarmodule sollten im idealen Winkel installiert werden, um so viel Sonnenlicht wie möglich einzufangen.

Photonen im Sonnenlicht aktivieren die verschiedenen elektronischen Eigenschaften der Schicht und erzeugen ein elektronisches Feld. Es wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet und erzeugt den erforderlichen Strom zur Stromerzeugung.

Damit dieser Strom nutzbar ist, muss er zuerst den Solarwechselrichter passieren. Der Strom tritt als Gleichstrom ein und verlässt ihn als Wechselstrom, um ihn in Heim- oder Geschäftsgeräten zu verwenden oder an das Stromnetz zu liefern.

Was ist ein Solarwechselrichter?

Der Solarwechselrichter ist einer der wichtigsten Teile eines Solarstromsystems. Solar-Wechselrichter wandeln die von Sonnenkollektoren abgegebene Energie in nutzbare Stromform um, die in Ihrem Zuhause oder am Arbeitsplatz genutzt werden kann.

Wie funktioniert ein Solarwechselrichter?

Wohn-Solarwechselrichter

Solarwechselrichter verwenden ein Halbleitersystem namens IGBT – Insulated Gate Bipolar Transistors. Sie sind Festkörpergeräte, die, wenn sie in Form einer H-Brücke verbunden sind, oszillieren und Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln. Mit anderen Worten, Solarwechselrichter nehmen den variablen Gleichstrom oder DC-Ausgang Ihrer Solarmodule auf und wandeln ihn in 120-V- oder 240-V-Wechselströme oder AC-Ausgang um. Geräte in Ihrem Haus werden mit Wechselstrom und nicht mit Gleichstrom betrieben, weshalb der Solarwechselrichter die von Ihren Solarmodulen erfasste Gleichstromleistung ändern muss.

Um es etwas technischer auszudrücken: Die Sonne scheint auf das Solarmodul (oder die photovoltaischen (PV)-Zellen), das aus Halbleiterschichten aus kristallinem Silizium oder Galliumarsenid besteht. Diese Schichten sind eine Kombination aus positiven und negativen Schichten, die durch einen Übergang verbunden sind. Wenn die Sonne scheint, absorbieren die Halbleiterschichten das Licht und liefern die Energie an die PV-Zelle. Diese Energie fließt herum und stößt Elektronen ab, und sie bewegen sich zwischen den positiven und negativen Schichten und erzeugen einen elektrischen Strom, der als Gleichstrom (DC) bekannt ist. Sobald diese Energie erzeugt ist, wird sie entweder in der Batterie gespeichert zur späteren Verwendung oder direkt an einen Wechselrichter geliefert (dies hängt von der Art Ihres Systems ab ).

Zusätzliche Transformatoren ermöglichen die Übertragung von Strom zum und vom Netz.

Wenn Ihre Solaranlagen mehr Strom erzeugen, als Ihr Haushalt benötigt, wird überschüssiger Strom in das Netz eingespeist. Umgekehrt kann Ihre Solaranlage, wenn sie nicht genügend Strom erzeugt, über das Netz nachgespeist werden. Sie können die ganze Nacht über eine ununterbrochene, konsistente Versorgung aus dem Netz genießen.

Energieerzeugung des Sonnensystems

Wenn die Solarenergie an den Wechselrichter geliefert wird, liegt sie im Gleichstromformat vor, aber Ihr Zuhause benötigt Wechselstrom. Der Wechselrichter schnappt sich die Solarenergie und leitet sie durch einen Transformator, der dann einen Wechselstromausgang ausspuckt. Im Wesentlichen bringt der Wechselrichter den Transformator dazu, zu glauben, dass der Gleichstrom tatsächlich Wechselstrom ist, indem er den Transformator dazu zwingt, sich wie Wechselstrom zu verhalten – der Wechselrichter leitet den Gleichstrom durch zwei oder mehr Transistoren, die sich mit superschnellen Geschwindigkeiten ein- und ausschalten und zwei mit Strom versorgen verschiedene Seiten des Transformators.

Arten von Solarwechselrichtern

Es sind sechs Haupttypen von Wechselrichtern erhältlich: String-Wechselrichter, stringoptimierte Wechselrichter, Mikro-Wechselrichter, Batterie-Wechselrichter, Zentral-Wechselrichter und Hybrid-Wechselrichter.

Sie führen alle die gleiche Aufgabe aus und wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um, aber ihre Effizienz und ihr Preisschild variieren.

1. String-Wechselrichter

Wechselrichter haben normalerweise einen oder zwei Eingänge, bekannt als MPPT, Maximum Power Point Tracker.

Jede Linie von Solarmodulen wird über einen unabhängigen String verbunden, bevor sie sich dem MPPT anschließt. Der Strom fließt kontinuierlich von den PV-Modulen durch die Strings.

Die Leistung der gesamten Kette wird unterbrochen, wenn ein einzelnes Panel durch Schatten oder Vogelkot beeinträchtigt wird.

Zur Veranschaulichung: Stellen Sie sich vor, Sie treten auf einen Schlauch, der Wasserfluss stoppt nicht nur in dem Bereich, auf den Sie treten, sondern der Fluss entlang des gesamten Rohrs wird beeinflusst.

String-Wechselrichtersysteme sind effizient, werden jedoch nicht in Bereichen empfohlen, die häufig von Bäumen, Stromkabeln usw. beschattet werden.

String-Wechselrichter sind die gebräuchlichste Wechselrichter-Option für den privaten Gebrauch, und es gibt normalerweise einen String-Wechselrichter pro Solaranlage. Daher werden sie String-Wechselrichter genannt, weil eine Reihe von Solarmodulen mit Wechselrichtern verbunden ist.

2. Stringoptimierte Wechselrichter

Der optimierte Wechselrichter funktioniert ähnlich wie Stringwechselrichter. Allerdings hat jedes Panel einen sehr kleinen Optimierer auf der Rückseite.

Dadurch werden die Panels elektrisch voneinander unabhängig, sodass bei Ausfall einer Einheit die Effizienz des restlichen Systems nicht unterbrochen wird.

Solar Edge-optimierte Wechselrichter bieten ein nahezu beispielloses Überwachungssystem, das sicherstellt, dass Eigentümer jederzeit über ihre Produktivität und ihren Verbrauch informiert sind.

3. Mikro-Wechselrichter

Wie der Name schon sagt, sind Mikro-Wechselrichter kleine Geräte, die an der Rückseite jedes einzelnen Solarmoduls angebracht werden. Der Gleichstrom (DC) wird am Solarpanel umgewandelt, was zu einer deutlich höheren Leistung führt. Obwohl Mikro-Wechselrichter die teuerste Option sind, erzeugen sie in der Regel bis zu 15 % mehr Strom als String-Systeme.

Mikro-Wechselrichter können jedes Solarpanel einzeln optimieren, was besonders bei schattigen Bedingungen mehr Energie bietet.

Sie haben keine beweglichen Teile, sind aber mit Polymeren gefüllt, was sie dicht und langlebig macht. Ihre Lebenserwartung beträgt über 20 Jahre, sie halten so lange, wie Ihr Solarpanel maximale Leistung liefert.

Mikro-Wechselrichter sind Premium-Systeme, die eine hervorragende Überwachungsqualität bieten. Eigentümer haben die Möglichkeit, das System als Ganzes oder jedes Panel einzeln zu überwachen, wenn sie ihre Stromerzeugungs- oder Verbrauchsstatistiken im Auge behalten möchten.

4. Batterie-Wechselrichter

Batterie-Wechselrichter sind die beste Option, wenn Sie nachträglich eine Batterie in Ihr Solarsystem einbauen müssen oder Ihre Batterie von Solarmodulen getrennt halten und über einen anderen Wechselrichter betreiben möchten . Ein Batterie-Wechselrichter wandelt Ihren Batteriestrom in Wechselstrom um und liefert ihn nach Möglichkeit an Ihre Schalttafel (anstelle von Netzstrom).

5. Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter sind riesig und werden im Allgemeinen für Systeme verwendet, die ein Volumen von Hunderten von Kilowatt (oder manchmal sogar Megawatt) benötigen. Sie sind nicht für den privaten Gebrauch bestimmt und ähneln einem großen Metallschrank, wobei jeder Schrank etwa 500 kW Leistung verarbeiten kann. Sie werden in der Regel kommerziell für Großinstallationen oder Solarparks im Versorgungsmaßstab verwendet.

6. Hybrid-Wechselrichter

Hybrid-Wechselrichter, auch bekannt als Multi-Mode-Wechselrichter, ermöglichen es Ihnen, Batterien an das Solarsystem anzuschließen. Es koppelt sich mit der angeschlossenen Batterie durch DC-Kopplung (wenn sowohl die Solaranlage als auch die Batterie einen Wechselrichter verwenden und der DC von dem Solarmodul die Batterie auflädt durch a DC-Ladegerät) und seine Elektronik organisieren das Laden und Entladen der Batterie.

Der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom

Solarwechselrichterprozess

Alle kommerziellen elektronischen und großen Haushaltsgeräte verwenden Wechselstrom, Wechselstrom.

Es ist die Aufgabe des Solarwechselrichters, aus Sonnenlicht gewonnenen Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.

DC – Gleichstrom

Der Stromfluss in eine Richtung ist Gleichstrom (DC) und wird von Solarzellen und Batterien geliefert.

Zum Beispiel:

Eine Taschenlampe enthält eine kontinuierliche elektrische Schleife, die als Stromkreis bezeichnet wird und den Verstärker, die Batterie und den Schalter verbindet. Elektrische Energie wird systematisch von der Glühbirne an die Batterie geliefert, bis ihre Energie erschöpft ist.

Dies ist ein typisches Beispiel für ein elektronisches Gerät, das Gleichstrom verwendet; Mobiltelefone und Laptops sind andere.

Der Gleichstrom wird auf dem Oszilloskop-Bildschirm als gerade Linie angezeigt.

AC – Wechselstrom

Der Strom, der ständig die Richtung ändert, ist Wechselstrom (AC) und ist die Art von Stromquelle, die von allen gewerblichen und Haushaltsgeräten verwendet wird.

Es hat eine Frequenz von 50-60 Hz (Hertz), was der Anzahl der Richtungswechsel des Stroms pro Sekunde entspricht.

Zum Beispiel:

Ein Kabel, das von einer Steckdose zu Lampen führt, ist voller Elektronen – Sie fragen sich vielleicht, wie sie jemals die Glühbirne mit Strom versorgen, wenn sie ständig die Richtung ändern.

Wenn der Strom eingeschaltet wird, vibriert jedes Elektron schnell hin und her und wandelt dabei elektrische Energie in Wärmeenergie um. Dieser Vorgang bewirkt, dass sich das Filament erwärmt und die Glühlampe leuchtet.

Im Gegensatz zu Gleichstrom müssen die Elektronen keine Energie in einem kontinuierlichen Stromkreis übertragen, sondern springen an derselben Stelle auf und ab.

Was ist ein MPPT?

Der Maximum Power Point Tracker ist der Eingangskanal des String-Wechselrichters. Sein Zweck ist es, die verfügbare kinetische Energie der Solarmodulkette während des Gebrauchs zu maximieren.

Wechselrichter ohne MPPT leiden, wenn das Sonnenlicht und die Zelltemperaturbedingungen nicht optimal sind, wodurch die Menge der geernteten Energie beeinträchtigt wird.

Der MPPT überwacht Strom und Spannung genau und bringt den Wechselrichter dazu, jederzeit auf höchstem Niveau zu arbeiten, wodurch die Energieerträge erhöht werden.

Single- und Dual-MPPT-Wechselrichter sind verfügbar; letzteres bietet eine bessere Flexibilität beim Systemdesign und eine höhere Energieausbeute.

Die meisten Systeme benötigen nur einen Wechselrichter; große industrielle Systeme beschäftigen mehrere.

Für eine optimale Leistung passen Sie die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters an die erwartete Ausgangsleistung des Arrays an.

Was macht einen guten Solarwechselrichter aus?

Wenn Sie die zahlreichen verschiedenen Wechselrichtermarken, -typen und -größen in Betracht ziehen, gibt es ein paar Dinge, auf die Sie bei guten Solarwechselrichtern achten sollten. Dazu gehören :

Ist der Solarwechselrichter CEC-zugelassen?

Die Clean Energy Regulator hat eine Liste mit CEC-zugelassenen Wechselrichtern, die unbedingt überprüft werden muss. Die CEC-Zulassung bedeutet, dass es geeignet und zugelassen ist und von guter Qualität ist.

Welche Solarwechselrichtergröße ist am besten?

Das ist eine Frage, die viele Leute verwirrt hat. Für die beste Klarstellung, die wir bieten können, ist es am besten, einen Wechselrichter zu kaufen, der die maximale Leistung verarbeiten kann, die ein Solarstromsystem erzeugen kann. Wenn Sie beispielsweise ein 3-kW-Solarstromsystem benötigen, benötigen Sie 3-kW-Module und einen 3-kW-Solarwechselrichter. Stellen Sie sicher, dass Ihre Wechselrichterleistung in Kilowatt gleich oder höher als die Leistung der Solarmodule ist.

Ist der Solarwechselrichter wetterfest?

Dies ist eine Schlüsselfrage, die Sie berücksichtigen müssen, wenn Sie sich überlegen, wo Ihr Wechselrichter aufgestellt werden soll. Wenn es wetterfest ist, bietet Ihnen dies natürlich etwas mehr Flexibilität bei der Platzierung, aber wenn dies nicht der Fall ist, müssen Sie möglicherweise einen wetterfesten Käfig zum Schutz in Betracht ziehen. Das heißt, je besser Ihr Solarwechselrichter geschützt ist, desto länger hält er und desto besser ist seine Leistung. Informieren Sie sich über die Spezifikationen der Solarwechselrichter, an denen Sie interessiert sind, und über den Ort, an dem Sie den Solarwechselrichter installieren möchten.

Das Display des Solarwechselrichters

Schauen Sie sich das Display des Solarwechselrichters an und sehen Sie, wie viele Informationen direkt am Wechselrichter angezeigt werden können oder ob es eine Fernüberwachungsoption gibt (z. B. von einer Konsole in Ihrem Haus). Einige der Informationen, die auf dem Display enthalten sein können, sind unten aufgeführt.

Wie viele Stunden hat Ihr System Strom produziert?

Die Anzahl der Kilowatt (kW), die Ihr System derzeit erzeugt.

Die Energiemenge (Kilowattstunden), die das System täglich produziert

Die Strommenge (Kilowattstunden), die Ihr System seit der Installation erzeugt hat.

Es gibt sogar Remote-Optionen für Ihre mobilen Geräte oder Computer, es hängt also von Ihrem Budget und Ihren Anforderungen an das Display ab.

Stellen Sie sicher, dass Sie die Bewertung von Solar-Wechselrichtern sorgfältig lesen – sie sind in Bezug auf DC-Eingang und AC-Ausgang bewertet, stellen Sie also sicher, dass Sie ein System auswählen, das Ihren Anforderungen entspricht.

Garantie für Solarwechselrichter

Die meisten netzgekoppelten Wechselrichter halten normalerweise etwa 10–20 Jahre, realistischerweise sollten sie alle mindestens 10 Jahre halten. Es ist abhängig vom Wechselrichter, die Garantien dauern in der Regel etwa 5-12 Jahre mit einer Verlängerungsoption gegen Aufpreis. Sehen Sie sich den Wechselrichter an, den Sie kaufen möchten, und seine Funktionen, und wägen Sie die Notwendigkeit einer längeren Garantie als die angebotene ab. Denken Sie immer daran, je länger die Garantie des Wechselrichters ist, desto mehr Schutz haben Sie.

Schlussfolgerung

 

Solarwechselrichter arbeiten, indem sie Niederspannungs- und Hochstromsignale von PV-Solarmodulen aufnehmen und in Hochspannungswechselstrom (AC) umwandeln. Der beste Wechselrichtertyp hängt von Ihrer beabsichtigten Anwendung, der Größe der Solaranlage und Ihrem Budget ab. Wir empfehlen, sich für den besten Wechselrichter zu entscheiden, den Sie sich leisten können. Er hält so lange wie Ihr System, erfordert wenig oder keine Wartung und erhöht das Energieertragspotenzial Ihrer Solaranlage.