Konzepte zur Verschaltung des Wechselrichters

Die beiden zentralen Komponenten einer Photovoltaikanlage sind die Solarmodule und der Wechselrichter. Der Wechselrichter sorgt dabei dafür, dass die von den Photovoltaik Modulen gelieferte Gleichspannung in die netzübliche Wechselspannung gewandelt wird. Dabei gibt es unterschiedliche Konzepte, wie die Solarmodule mit dem Wechselrichter verschaltet werden können. Die verschiedenen Schaltkonzepte wirken sich unmittelbar auf den Photovoltaik Ertrag aus. Deshalb sollte man schon bei der Planung der Photovoltaikanlage festzulegen, wie die Verschaltung später aussehen soll. Auch die entsprechende Verkabelung und der Typ des Wechselrichters sind hiervon abhängig.

Grundsätzlich gibt es beim Anschluss der Solarmodule an den Wechselrichter zwei Grundschaltungen. Die Parallel- und die Reihenschaltung. Bei der Reihenschaltung werden die Solarmodule hintereinander in einem sogenannten Strang verschaltet und an den Strangwechselrichter angeschlossen. Dabei addiert sich die Spannung der einzelnen Photovoltaik-Module. Bei der Parallelschaltung werden die Photovoltaik-Module gleichzeitig parallel an den Eingang des Wechselrichters geschaltet. Je nachdem, ob man einen Wechselrichter mit Modulen in Parallelschaltung oder einen Wechselrichter mit Strangschaltung betreibt, spricht man von einem Zentral- oder einem Strangwechselrichter.

Die Reihenschaltung hat den Vorteil, dass die Verkabelung sehr einfach ist und wenig Material und Aufwand benötigt wird. Die Photovoltaik-Module werden direkt auf dem Dach hintereinander verkabelt und die Gesamtenergie wird mit einem einzigen langen Solarkabel an den Wechselrichter herangeführt. Allerdings besteht der Nachteil, dass das schwächste Glied der Kette die Gesamtleistung bestimmt. Kommt es zum Beispiel zu einer Verschattung eines Solarmoduls, fällt die Leistung des kompletten Strangs rapide ab, da der Strom durch das verschattete Modul geleitet werden muss. Durch den Einsatz von Bypass-Dioden kann dieser Effekt gemindert werden.

Bei der Parallelschaltung kommt es zu keinem merklichen Leistungsabfall bei Teilverschattungen. Durch die niedrigere Gesamtspannung treten weniger Risiken auf. Allerdings ist die Verkabelung sehr aufwendig, da alle Photovoltaik-Module mit langen Kabeln an den zentralen Wechselrichter herangeführt werden müssen.

Bei den meisten heute installierten Photovoltaikanlagenwerden Stringwechselrichter eingesetzt. Dabei werden die Photovoltaik-Module je nach Anzahl und Verschattungssituation, zu einzelnen Strängen möglichst gleicher Modulleistung zusammengeschaltet. Sind mehrere Strings im Einsatz, kommen entweder einzelne Stringwechselrichter, die auf Wechselstromseite parallel geschaltet sind, oder ein Multistringwechselrichter, der einzelne Wechselrichter in einem Gerät vereint, zum Einsatz. Trifft man eine geeignete Modul-Wahl bei der Verschaltung der Strings, erzielen diese Photovoltaikanlagen trotz Reihenschaltung und Verschattungen auch sehr gute Wirkungsgrade.