Konzepte zur Verschaltung des Wechselrichters

• Was sind die gängigen Verschaltungskonzepte? Bei einer Solaranlage wird primär zwischen der Zentralwechselrichter-, der Strangwechselrichter- (String) und der Modulwechselrichter-Verschaltung unterschieden. Jedes Konzept beeinflusst die Effizienz der Photovoltaik-Anlage unterschiedlich, abhängig von der Dachform, der Ausrichtung der Module und möglichen Verschattungen durch Bäume oder Schornsteine.
• Wie funktioniert die String-Verschaltung? In einer String-Verschaltung werden mehrere Photovoltaik-Module in Reihe zu einem Strang zusammengeschaltet und an einen gemeinsamen Wechselrichter angeschlossen. Dies ist der Standard für die meisten privaten Solaranlagen, da die Installation kostengünstig und effizient ist, solange alle Module eines Strangs gleichmäßig von der Sonne bestrahlt werden.
• Was ist bei Teilverschattung zu beachten? Bei Verschattungen kann ein einzelnes schwaches Modul die Leistung des gesamten Strangs der Solaranlage massiv herabsetzen. Um diesen Effekt zu minimieren, setzen moderne Photovoltaik-Konzepte auf intelligentes Schattenmanagement im Wechselrichter oder auf den Einsatz von Leistungsoptimierern, die jedes Modul einzeln regeln können.
• Wann nutzt man Modulwechselrichter? Modulwechselrichter werden direkt hinter jedem einzelnen Photovoltaik-Modul montiert und wandeln den Strom sofort in Wechselstrom um. Dieses Konzept eignet sich besonders für komplexe Dächer mit vielen Gauben oder unterschiedlichen Ausrichtungen, da jedes Modul der Solaranlage unabhängig von den anderen mit seinem maximalen Wirkungsgrad arbeitet.
• Was sind Multistring-Wechselrichter? Ein Multistring-Wechselrichter verfügt über mehrere unabhängige Eingänge (MPP-Tracker) für verschiedene Modulstränge. Dies ermöglicht es, eine Solaranlage mit unterschiedlichen Dachneigungen oder Ost-West-Ausrichtungen an nur einem Gerät zu betreiben, was die Systemkosten der Photovoltaik-Installation senkt und die Überwachung des Gesamtsystems vereinfacht.

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 Photovoltaikanlagen werden 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.