Die wachsende Bedeutung von Photovoltaik-Wechselrichtern

Einer der ersten Schritte auf dem Weg zu einer größeren Bedeutung von Wechselrichtern in PV-Anlagen ist der Ausbau ihrer Kommunikationsfunktionen, die es im Folgenden ermöglichen, dass weitere Funktionen implementiert werden können. Aber auch für seine ganz eigenen Zwecke wird die Kommunikation mit dem Wechselrichter für Installateure wie Anlagenbesitzer zunehmend wichtiger – für die Überwachung, den Fernzugriff und Aktualisierung der Software. Für ein umfassendes Kommunikationssystem sollte das erste Glied in der Kette die Verbindung vom Modul zum Wechselrichter sein. Bei den Leistungsoptimierern von Solar Edge beispielsweise erfolgt die Kommunikation vom Modul zum Wechselrichter über die sogenannte Power Line Communication (PLC). Damit wird eine separate Verkabelung überflüssig. Die Verbindung vom Wechselrichter zur Cloud jedoch kann sich komplizierter gestalten. Hier gibt es diverse neue Strategien, die bei Wechselrichtern angewandt werden können, zum Beispiel Wi-Fi, Zig Bee und Mobilfunk, um eine leichte und einfache Kommunikation zu ermöglichen.

Was die Überwachungsfunktionen angeht, so spielt der Wechselrichter mit Blick auf die Anlagenproduktion eine zentrale Rolle. Herkömmliche Strangwechselrichter bieten jedoch nur begrenzt Zugang zu Informationen. Mehr als auf eine verminderte Anlagenleistung hinweisen kann das Monitoring auf Strang- oder Anlagenebene nicht. Wenn dann qualifizierte Techniker zur Anlage geschickt werden müssen, um Fehler bei unter Last stehenden Wechselrichtern und bis zu 1500 V führenden DC-Leitungen zu beheben, ist dies oft eine kostspielige und zeitaufwendige Angelegenheit. Teure Ausrüstung wird an die Module angeschlossen, um das System mit seinen komplexen Strom-Spannungskennlinien (IV-Kurven) zu analysieren und daraus Fehlerbilder abzuleiten. Mit der erweiterten Rolle von Wechselrichtern jedoch, zu der nun auch das Management und die Überwachung von Energie auf Modulebene gehören, können Wechselrichter jetzt Daten auf Modul-, Strang- und Anlagenebene nachverfolgen und damit einen besseren Einblick in die Anlagenleistung gewähren. Dank der Möglichkeit zur Fehleranalyse aus der Ferne sind diese Wechselrichter nun für sämtliche Aktivitäten rund um Betrieb und Wartung verantwortlich und machen das PV-Anlagenmanagement damit von einem aufwendigen manuellen Prozess zu einem zunehmend automatisierten, übersichtlichen Dienst, der aus der Ferne abgerufen werden kann.

PV-Wechselrichter zum intelligenten Energiemanagement

Im Rahmen ihrer neuen zentralen Rolle übernehmen Wechselrichter jetzt auch bei Erhöhung des Eigenverbrauchs eine weitere wichtige Rolle im Anlagenschema ein, da sie zusätzlich Lösungen zum intelligenten Energiemanagement anbieten. Wechselrichter verfügen über eine eingebaute Zähler- und Einspeisebegrenzungsoption, welche in die Firmware des Wechselrichters integriert ist. Mit dieser neuen Wechselrichterfunktionalität, welche für eine dynamische Anpassung der PV-Stromerzeugung sorgt, können Anlagenbesitzer in Zeiten mit hohem lokalen Verbrauch mehr Energie für sich selbst nutzen und zugleich in Zeiten mit geringem Verbrauch vorgegebene Einspeisebegrenzungen einhalten. Auch in PV-Anlagen mit Batteriespeichern spielt der Wechselrichter eine zentrale Rolle. Natürlich ist die Qualität der Batterie bedeutsam, aber es ist der Wechselrichter, der ihre Funktion steuert. Denn beispielsweise ist auch die beste Gitarre lediglich Dekoration, wenn es keinen talentierten Musiker gibt, der es versteht auf ihr zu spielen. Und so wie der Musiker darüber entscheidet, wie auf der Gitarre gespielt wird, so entscheidet der Wechselrichter, wann der PV-Strom verwendet, in einer Batterie gespeichert oder ins Netz eingespeist wird. Der Wechselrichter bestimmt, wann die Batterie ge- oder entladen wird oder sich im Ruhezustand befindet, damit die Anlage den größtmöglichen wirtschaftlichen Nutzen erbringt.

Mit der Solar Edge-Lösung SafeDC wird die Spannung innerhalb einer Minute auf unter 30 V reduziert, wenn ein Anlagenfehler auftritt, etwa bei Erdungsfehler, Fehlerstromerkennung oder wenn bestimmte Lichtbögen von der Solar Edge-Anlage festgestellt werden. Solar Edge

Lastmanagement unterstützen

Einen weiteren Ausbau seiner Rolle erfährt der Wechselrichter mit seiner Fähigkeit das Lastmanagement zu unterstützen. So helfen Wechselrichter dabei, den Auswirkungen einer flexiblen Einspeisetarifgestaltung entgegenzuwirken und den Eigenverbrauch zu erhöhen. Dies geschieht dadurch, indem sie das Verbrauchsverhalten an die zur Verfügung stehenden PV-Strommengen anpassen, sodass beispielsweise Verbraucher wie Warmwasserspeicher, Klimaanlagen oder Schwimmbadpumpen in Zeiten mit hoher PV-Stromerzeugung betrieben werden. Da Wechselrichter bereits für das Management von PV-Stromerzeugung und -verbrauch verantwortlich sind, ist es nur eine logische Weiterentwicklung, wenn PV-Anlagen nun Teil intelligenter Haustechnik werden und der Wechselrichter dabei die Steuerung übernimmt. Mit dieser Neuerung verfügen Wechselrichter über Steuerfunktionen für Lastmanagement, die auf die PV-Stromerzeugung des entsprechenden Haushalts abgestimmt werden können.

Angesichts eines gestiegenen Sicherheitsbewusstseins, dies in Kombination mit sich stetig entwickelnden PV-Märkten und der Verbreitung der Solarenergie, ist das Thema Sicherheit ein weiteres Gebiet, auf dem Wechselrichter zunehmend an Bedeutung gewinnen. Brandschutzbehörden, Versicherungs- und Versorgungsunternehmen fordern entsprechende Richtlinien, weshalb Fachleute aus den Bereichen elektrische Sicherheit, PV, Brandschutz und Versicherung nun gemeinsam an der Entwicklung neuer PV-Sicherheitsnormen arbeiten. Dem Wechselrichter kommt bei der Einhaltung der neuen Sicherheitsnormen dabei die entscheidende Rolle zu. Vor diesem Hintergrund werden Wechselrichter jetzt mit Blick auf diese neuen Normen konzipiert. Wechselrichtersysteme mit MLPE-Lösungen, das heißt mit Leistungselektronik auf Modulebene, sind besonders kostengünstig und erfolgreich bei der Erfüllung dieser Anforderungen, da sie die DC-Spannung auf Modulebene reduzieren können.

Diese Entwicklung, hin zu einer zunehmend größeren Rolle des PV-Wechselrichters, bedeutet für Wechselrichter und Hersteller zwar eine höhere Verantwortung, ist aber ein notwendiger Schritt bei der Weiterentwicklung und Verbreitung von Solarstromanlagen. So wie Wechselrichter in den letzten Jahren weiterentwickelt werden mussten, um die größere Rolle ausfüllen zu können, die ihnen bei der Bestimmung von Gewinn und Wertschöpfung über die Nutzungsdauer von PV-Anlagen zukommt, so wird auch diese neue Entwicklung vom Markt mit Produktinnovationen begleitet werden.

(jj)