String-Wechselrichter
Ein Solar-Wechselrichter, der DC-Energie einer seriell verschalteten Modulgruppe (String) in AC umwandelt, meist am Rand der Anlage installiert, mit den niedrigsten Kosten pro Watt für unverschattete Dach- und Freiflächenanlagen.
Der String-Wechselrichter ist die Standardtopologie der Mehrheit globaler Solar-Installationen. Er nimmt den DC-Output eines seriell verbundenen Modulstrings, findet einen Betriebspunkt, der für den ganzen String gilt, und wandelt die Leistung in Netz-AC oder in den Hausverteiler um. Weil ein Wechselrichter viele Module bedient, sind die Hardwarekosten pro Watt die niedrigsten unter den gängigen Topologien, weshalb String-Wechselrichter bei Freiflächen, Gewerbedächern und unverschatteten Privatanlagen weiterhin dominieren.
Die Stringauslegung ist der Planungsschritt, der über das Gelingen einer Anlage entscheidet. Der Wechselrichter hat ein Mindest- und Maximumspannungsfenster, die Stringspannung variiert mit der Umgebungstemperatur (höher bei Winterfrost, niedriger bei Sommerhitze). Der Planer muss eine Stringlänge wählen, die über den gesamten Temperaturbereich innerhalb des Fensters bleibt. Zu wenige Module und die Spannung fällt an heißen Tagen unter den MPPT-Bereich. Zu viele und die Spannung übersteigt an kalten Wintermorgen das Maximum, was den Wechselrichter beschädigen kann.
Topologie-Entscheidungen
Moderne String-Wechselrichter verfügen über mehrere unabhängige MPPTs, typischerweise 2 bis 4 pro Gerät, sodass ein Planer Module unterschiedlicher Ausrichtungen auf separate Strings gruppieren kann, ohne Fehlanpassungsverlust. Für ein Privathaus mit südöstlicher und südwestlicher Dachfläche lösen zwei MPPTs das Ausrichtungsproblem sauber. Bei Dächern mit starker Verschattung oder vielen kleinen Flächen verlangt die Planung nach wie vor Mikro-Wechselrichter oder DC-Optimierer, um inakzeptable Ertragsverluste zu vermeiden.
Gewerbe- und Freiflächenprojekte bevorzugen häufig große String-Wechselrichter (50 bis 350 kW), verteilt über die Anlage, weil ein Geräteausfall nur einen Bruchteil der Anlage lahmlegt und ein Feldtausch einfacher ist als bei einem zentralen Gerät.
Warum das für Solar-Installateure wichtig ist
String-Auslegungsfehler gehören zu den teuersten Nach-Installations-Problemen. Ein für mildes Klima dimensionierter String, der einen kalten Morgen unter Design-Temperatur erlebt, kann einen Wechselrichter im ersten Jahr zerstören. SolarVis' Planungsengine wendet Hersteller-Spannungsfenster und Standort-Temperaturextreme automatisch an, damit die vorgeschlagene Auslegung auch die ist, die 20 Jahre läuft.
Häufige Fragen
- Wie viele Module werden an einen String-Wechselrichter angeschlossen?
- Private Geräte verarbeiten meist 8 bis 25 Module pro Eingang, mit zwei oder drei Eingängen pro Gerät, für Anlagen bis rund 15 kW. Gewerbegeräte skalieren auf 100 kW oder mehr pro Gerät, mit mehreren Strings à 20 bis 30 Modulen. Exakte Zahl hängt von Modul-Spannung, Wechselrichter-Spannungsfenster und Standort-Temperaturextremen ab.
- Was ist die größte Einschränkung eines String-Wechselrichters?
- Verschattung und Fehlanpassung. Jedes Modul in einem String arbeitet am Strom des schwächsten Moduls, ein einzelnes verschattetes oder verschmutztes Modul kann den gesamten String-Output drücken. DC-Optimierer und Modul-Leistungselektronik mildern das ab, ohne sie eignet sich ein String-Wechselrichter am besten für gleichmäßige, unverschattete Anlagen.
- Wie lange hält ein String-Wechselrichter?
- Moderne String-Wechselrichter bringen 10 bis 12 Jahre Garantie, mit Verlängerungen bis 20 Jahre. Die Felddauer liegt häufig bei 15 Jahren, danach ist der Austausch planbare Wartung. Anders als Module, die langsam degradieren, fallen Wechselrichter häufig komplett aus, weshalb Monitoring und schneller Austausch Teil der Total Cost of Ownership sind.
