Strangwechselrichter (Stringwechselrichter)

Bei einem Strangwechselrichter werden mit einem Kabel mehrere in Reihe geschaltete Solarmodulen verbunden. Sie sind die heute am weitesten verbreiteten Wechselrichter in der privaten Photovoltaiktechnik. Nachteilig sind die hohen zu übertragenden Gleichspannungen und Probleme bei Teilabschattungen einzelner Module z. B. aufgrund von Wolken, Bäume oder auch schon Schatten von Satanlagen oder Strommasten.

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter sind große Wechselrichter, die meistens in einem eigenen Raum untergebracht sind. Gewichte von an die 300 Kg sind da schnell erreicht. Der Vorteil besteht im hohen Wirkungsgrad (90%). Nachteil: Bei einer Störung ist der gesamte Anlagenteil außer Betrieb.

Es wird oft mit hohen Wirkungsgraden der Wechselrichter geworben. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidet jedoch nicht allein über den Gesamtwirkungsgrad: alle weiteren Komponenten  einer Photovoltaikanlagesind mit entscheidend, ebenso die Art der Verschaltung (Reihen- oder Parallelschaltung).

Woran liegt das wohl? Zum Einen sicher die hohe Sonnendauer, aber wenn ich die Solarkarte mal betrachte, dann ist es in der Gegend um Würzburg kaum minder “hell”.  Arnstein z.B. ist z.B. die dritthellste Stadt in Deutschland und außer diese eine gigantische Solarstromanlage sind dort auf privaten Dächern kaum Solarstrom-Anlagen zu finden. Woran das liegt?

Ich persönlich denke, es handelt sich hier um “Gruppenbewusstsein”. Markt schafft Markt und wenn´s der Nachbar hat, will ich´s auch. Typisch schwäbisch also? Ganz so einfach dürfte die Erklärung nicht sein, werde mal intensiv nachforschen und dann versuchen, eine Erklärung hierzu abzugebe. Es bleibt spannend!

Was bedeutet das im Einzelnen? Der ökologische Gedanke dahinter scheint in erster Hinsicht korrekt, aber mal ein paar Gedanken hierzu:

1) Wertvolle Dachfläche, welche für Photovoltaik genutzt werden könnte, geht verloren.
2) wohin mit dem Warmwasser im Sommer?
3) wenn ich 200l Öl/Jahr spare und für zusätzlichen Strom (3 KWh/Tag = 1 MW/Jahr) für Warmwasserpumpen verbrauche - worin genau liegt da der Gewinn oder ökologische Verbesserung?

Okay, zugegeben. Die Fragen unterliegen keinen großartigen Kalkulationen. So will ich einfach mal optimistisch sein und an ein Bewustseinsschärfung der Bürger und  an wirtschaftsfördernde Beschäftigungsmaßnahmen glauben.

Wie auch immer. Der Schritt weg von fossilen Brennstoffen hin zu erneuerbaren Energien ist wohl der Richtige. Und solange wir den Strom nicht mit Öl, Kohle oder Uran erzeugen sondern mit PV-Technik ist ja alles im Lot, oder?

Die Photovoltaikbranche kann nun wieder aufatmen. Kaum eine Branche konnte die letzten Jahre dank der staatlichen Solarförderungsprogramme so interessant an Perspektiven gewinnen. Deutschland als Standort zur Technologiegewinnung und Fertigung qualtitativ hochwertiger Produktion ist nach wie vor für den Weltmarkt in der Vorreiterposition. Und das soll auch so bleiben.

1. Vorbemerkungen

1.1 Zur Situation

Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) sind seit Anfang 2006 auch in Bayern Ziel von Diebesbanden. Entwendet werden hauptsächlich bereits montierte Anlagenteile wie Solarmodule und Wechselrichter aus sogenannten Solarparks. Aber auch zur Auslieferung oder Montage bereitgestellte Anlagenteile werden z.B. aus Lagerhallen, Feldscheunen oder Transportfahrzeugen entwendet. Ziel der Diebesbanden können aber auch gut erreichbare Dachflächenanlagen sein.
Besonders gefährdet sind Anlagen, die außerhalb besiedelter Gebiete liegen und durch die geografische Lage schwer einsehbar sind.

1.2 Täter / Arbeitsweisen

Bzgl. der Täter, die oft sehr dreist agieren, gibt es unter anderem Hinweise auf osteuropäische Tätergruppen. Die Diebstähle erfolgen arbeitsteilig, in kurzer Zeit und vermutlich nachts. Die Täter machen sich dabei die gute Erreichbarkeit der Anlagen über befestigte Wege zu Nutze und transportieren das Diebesgut mit Kleintransportern oder Lastkraftwagen ab. Hier wirkt sich die Nähe zu überregionalen Straßen wie Autobahnen oder Bundesstraßen tatbegünstigend aus.
Die Einfriedung von Solarparks mit einfachen Maschendraht- oder Wildzäunen stellt für die Diebe nahezu kein Hindernis dar, ebenso die mit einfachen, handelsüblichen Werkzeugen schnell zu lösenden Befestigungsmittel der Anlagenteile. Dies ermöglicht den Diebstahl einer Vielzahl von Solarmodulen in kurzer Zeit, so die Erfahrungen der Polizei aus den bisherigen Diebstählen.

(-> weiterlesen)

Fakt ist ganz klar, der Strompreis hat sich die letzten Jahre konstant nach oben entwickelt und das wird mit weiteren kostenspieligen Ökomaßnahmen auch so bleiben. Atomkraftwerke sind nicht erwünscht und nach dem letzten Fund von Sprengstoff auf der Arbeitstasche eines Reaktorschweißers aus Sicht der neuen Terrorgefahr ein mögliches Ziel.

Was bleibt also übrig, als sich im Privatbereich langfristig energieauthark zu verhalten?

Ich sehe Solarstrom als Möglichkeit, sich nicht nur umweltbewusst  zu zeigen, sondern auch als Möglichkeit sich aus der Abhängigkeit der Stromlieferanten zu befreien.

Schon beeindruckend, was hier von Menschenhand geschaffen wurde. Die Aussagen zu dem Photovoltaik-Erntefeld sind Recht unterschiedlich, vielleicht gelingt es mir noch später genauere Daten zu erfassen und hier zu publizieren. Hier das was ich vermutlich weiß:

Der Solarpark Gut Erlasee bei Arnstein unfasst 1408 Solaarpaneele und liefert damit eine Gesamtleistung von 15.000 Kilowatt. Wenn ich davon ausgehe, dass ein Küchengerät wie z.B. Handmixer ca. 125 Watt verbraucht könnte man mit dieser Anlage ca. 120.000 Handmixer betreiben. Das wäre ein Gesurre?

Jetzt mal im Ernst, diese Anlage ist absolut sehenswert. Nicht nur weil es noch den Titel “weltgrößte nachgeführte Photovoltaikanlage” trägt, auch weil diese Anlage an sich sehr spannend ist: ein grillenähnliches surren ist zu hören, die Lüfter der 1400 Spannungswandler. Motoren führen die Modulflächen der Sonne in horizontalem Lauf und vertikaler Elevation nach. Ein kurzes leises “Klack” und die mächtigen Solaarpaneele bewegen sich wie von Geisterhand. Alle einzeln angesteuert, vermutlich mittels Timer, einen Sonnendetektor konnte ich nicht entdecken. Völlig autark, jede Einheit für sich und von Computern fernüberwacht. Faszinierend!

Zwischen den Paneele weiden Schafe und Ziegen. Ökologisch und ökonomisch betrachtet ergibt das Sinn, das Land wurde nicht vernichtet, es bleibt dem Ökosystem als Weidefläche erhalten. Der ideale Ort für technisch angehauchte Naturfreunde um ein Picknick in der Sonne zu machen

Ertrag BuSo PV Ergebnis
Solarzellen auf Dach und Haltbarkeit
Ist Solarenergie rentabel für die Industrie?
Solardächer und Pachtzins

Solarzellen auf dem Dach und Stromerzeugung
Sonnenstunden im März 2008 zur Berechung für Photovoltaik - Anlagen
Wie viele Sonnenstunden braucht einen rentable Photovoltaikanlage?
Wer ist Buso?

Wie werden PV-Anlagen finanziell gefördert?
KFW-Kredit für photovoltaikanlage leicht gemacht
Lieferanten für Stecker und Zubehör zu PV-Anlagen - Normen und Sonderanfertigungen
Solarzellen und ihre Haltbarkeit - Techniken im Vergleich

Bisherige veröffentliche Beiträge und Fragestellungen:
Photovoltaik Fachinformationen - Lexikon

Kosten für Photovoltaik auf dem Dach - Preise für Dachsolaranlagen
Photovolaik und Wirkungsgrad

Sonneneinstrahlung in Würzburg

Jugend forscht: Sonnenenergie
Ist Photovoltaik 2009 noch rentabel?

Ausstehende Themen:

F: Wie viele Module passen auf unser Dach?

A: Ich habe mir das kurz von draußen angeschaut. Ich kann das natürlich erst genau nach einer Planung sagen. Ich gehe aber davon aus, dass das 30 Module wären, also ungefähr 4 Kilowatt.

F: 4 Kilowatt entsprechen dann?

A: Das ist ungefähr der Verbrauch, den Sie hier im Haus mit ihrer Familie (4 Personen) haben.

F: Verbrauchen wir den Strom selbst oder speisen wir ein, was ist praktikabel?

A: Sie speisen den gesamten Strom ein, denn daraus resultiert überhaupt der Vorteil für Sie.

F: Mit welchen Kosten muss ich bei einer 4 Kilowatt-Anlage rechnen?

A: Auch das kann ich im Moment nur ungefähr sagen. Bei den heutigen Modulpreisen - denn die Modulpreise sind das Ausschlaggebende – wären das pro Kilowatt in etwa 5.000 € netto.

F: Was bekommen wir für den eingespeisten Strom? Wie hoch ist denn der Ertrag pro Kilowattstunde?

A: Das wird geregelt durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz. Sie erhalten per Gesetz 46,75 Cent pro Kilowattstunde für 20 Jahre plus diesem Jahr (2008), in dem sie in Betrieb gehen.

F: Nach wie vielen Jahren rechnet sich so eine PV-Anlage?

A: Das ist u. a. davon abhängig, wie Sie die Anlage finanzieren. Aber in der Regel können Sie von 8 bis 15 Jahren ausgehen.

F: Wie umweltfreundlich ist denn eine Solaranlage konkret?

A: Sehr umweltfreundlich. Sie erzeugen keinen Atommüll. Sie verbrennen nichts. Sie sparen mit Ihrer Anlage so viel CO2 im Jahr, wie Sie mit ihrem Auto bei einer Fahrleistung von 8.000 bis 10.000 km ausstoßen. Also eine völlig CO2 freie Stromerzeugung.

Wechselrichter wandeln den von Fotovoltaik-Anlagen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und speisen ihn ins öffentliche Netz ein. Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters, desto höher ist der Ertrag der gesamten Anlage.

„Siliziumkarbid-Bauelemente schalten schneller und haben kleinere Durchlassverluste als bisher verwendete Bauelemente aus Silizium“, so Dr. Bruno Burger, Leiter der Gruppe Leistungselektronik am Fraunhofer ISE. „Dank unserer guten Beziehungen zum amerikanischen Hersteller CREE sind wir die Einzigen, die bereits über Transistoren aus dem neuen Material verfügen. Wir haben sie charakterisiert und in bestehende Wechselrichter integriert. Durch eine Optimierung der Geräte speziell für das Siliziumkarbid ließe sich der Wirkungsgrad bestimmt noch weiter steigern“.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ist führend auf dem Gebiet der Fotovoltaik-Wechselrichter. Vor 25 Jahren haben die Ingenieur/innen den ersten transformatorlosen Wechselrichter vorgestellt und die transformatorlose Technik bis heute stetig weiter entwickelt. Sie hat sich bei der Solarstromerzeugung inzwischen durchgesetzt. Transformatorlose Wechselrichter sind effizienter, kostengünstiger und leichter als Geräte mit Transformatoren.

Bruno Burger und sein Team erzielten den Wirkungsgrad-Rekord mit einem einphasigen Wechselrichter mit der zum Patent angemeldeten HERIC®-Topologie, der eine Nennleistung von 5 Kilowatt hat. Bei einem dreiphasigen Wechselrichter mit 7 Kilowatt Nennleistung steigerten sie den Wirkungsgrad von 95,1 Prozent auf 97,5 Prozent.

Bei Wechselrichtern ist aber nicht nur der maximale Wirkungsgrad wichtig: Für hohen Ertrag sollte er über einen möglichst weiten Leistungsbereich hoch sein. Der „Europäische Wirkungsgrad“ ist ein genormter Mittelwert bei verschiedenen Leistungen. Wechselrichter mit den Siliziumkarbid-Bauteilen von CREE erzielten auch bezüglich dieser Definition einen neuen Leistungsrekord.

Quelle: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Deutschland ist scheinbar immer noch im Bereich der Forschung und Entwicklung maßgeblich am Gesamterfolg der Photovoltaiktechnik auf dem Weltmarkt führend. Made in Germany und die damit verbundenen Qualitäts- und Effizienzmerkmale bleiben uns dank dem Frauenhofer Institut (und selbstverständlich auch anderen Mitentwicklern der PV-Branche) erhalten.