Anwendungsbeispiele Solarenergie
Lösungen für photovoltaische Solaranlagen
Mithilfe von Solarwechselrichtern wird in photovoltaischen (PV) Solaranlagen die von Solarzellen gelieferte Gleichspannung in Wechselspannung umgewandelt, an das Spannungsniveau des Energienetzes angepasst und in dieses eingespeist. Die folgende Abbildung zeigt die grundlegende Struktur einer transformatorlosen PV-Solaranlage mit den Funktionsgruppen Hochsetzsteller/MPP-Tracker, Gleichspannungszwischenkreis und Wechselrichter.
Weiterführende Informationen
DC/DC-Hochsetzsteller
Durch den DC/DC-Hochsetzsteller wird die Ausgangsspannung des Solarpanels auf das Niveau der Zwischenkreisspannung heraufgesetzt. In Abhängigkeit vom Lichteinfall auf die Solarzellen steuert der MPP-Tracker (Maximum Power Point) deren Arbeitspunkt so, dass das Produkt aus Ausgangsstrom und Ausgangsspannung im möglichen Maximum liegt (höchster Wirkungsgrad). Die Zwischenkreisspannung wird durch einen Wechselrichter mit IGBTs oder Leistungs-MOSFETs in Wechselspannung umgewandelt und ein- oder dreiphasig in das Niederspannungsnetz oder über einen Transformator in das Mittelspannungsnetz eingespeist.
PV-Anlagen für den Inselbetrieb mit Stand-alone-Wechselrichtern sind nicht mit dem Energienetz gekoppelt und arbeiten autark oder synchronisiert mit anderen Stromerzeugern, wie z. B. Dieselgeneratoren oder Windenergieanlagen und Energiespeichern.
Wachsende Bedeutung gewinnen derzeit Anlagenkonzepte mit Hybrid-Wechselrichtern, an deren Zwischenkreis über einen bidirektionalen DC/DC-Wandler Batteriespeicher angeschlossen sind. Damit werden „Eigenverbrauchslösungen“ möglich, d. h. Energieüberschüsse müssen nicht zwangsläufig durch den Energieversorger ausgeregelt werden und Anlagen sehr hoher Leistung können auch zur Netzstützung beitragen. Abhängig von Solarpanelfläche, Leistung, Lichtverhältnissen und Einsatzgebiet werden Solarzellen und Solarwechselrichter unterschiedlich zusammengeschaltet, woraus unterschiedliche Wechselrichterstrukturen resultieren.
Modulwechselrichter
An jedem einzelnen Solarmodul ist ein einphasiger Wechselrichter kleiner Leistung angeschlossen. Der Einsatz erfolgt bei extrem unterschiedlich ausgerichteten und beschatteten Teilfeldern, z. B. auf Fahrzeugen.
String-Wechselrichter
Einphasige Wechselrichter mit MPP-Tracker im typischen Leistungsbereich von 0,5 kW bis 5 kW für einen Strang (String) aus in Reihe geschalteten Solarpanels. Sie werden verbreitet in Photovoltaik-Dachanlagen auf privaten Wohnhäusern eingesetzt. Es kommen sehr viele, teils spezielle Topologien zum Einsatz.
Zentralwechselrichter
Größere dreiphasige Wechselrichteranlage (Schaltschrank) im Leistungsbereich von 60 kW bis 1 MW mit mehreren MPP-Trackern zum Anschluss größerer Solarfelder.
Multistring-Wechselrichter
Ein- oder dreiphasiger Wechselrichter mit mehreren MPP-Trackern für mehrere Stränge (Strings) zusammengeschalteter Solarpanels. Multistring-Wechselrichter werden z. B. in mittelgroßen Dach- bzw. Feldanlagen eingesetzt. Die dreiphasigen Wechselrichter sind für typische Leistungen von 3 kW bis 30 kW verfügbar.
