Einsatz und Vorteile von Zentralwechselrichtern in PV-Anlagen

• Wie funktioniert ein Zentralwechselrichter? Im Gegensatz zu String-Wechselrichtern oder Mikro-Wechselrichtern, die für kleinere Anlagen arbeiten, ist der Zentralwechselrichter dafür ausgelegt, den Strom von der gesamten PV-Anlage zu sammeln und umzuwandeln. Zentralwechselrichter eignen sich ideal für größere Photovoltaik-Anlagen und Großanlagen für Gewerbe- und Industrieunternehmen.
• Vorteile eines Zentralwechselrichters: Seine zentrale Position in der Anlage ermöglicht es, die Energieeffizienz zu optimieren und die Installation und Wartung zu vereinfachen, da nur ein oder wenige Geräte für die gesamte Anlage benötigt werden.
• Mit einer Leistung von 100 bis 1.200 kW speisen Zentralwechselrichter den erzeugten Solarstrom zum Teil direkt in das Mittelspannungsnetz mit einer Spannung von 20.000 Volt ein.
• Ein hoher Wirkungsgrad, aufeinander abgestimmte Komponenten und Herstellerservice für Zentralwechselrichter stellen dabei die Wirtschaftlichkeit der PV-Anlage sicher.
• Per Fernüberwachung der vom Wechselrichter an die Zentrale übermittelten PV-Leistungsdaten kann die Anlage und der Ertrag permanent überwacht werden.
• Unterschiede Zentralwechselrichter vs. Stringwechselrichter? Im Gegensatz zum Zentral Wechselrichter, der den Strom von der gesamten Solaranlage umwandelt, konvertiert ein Stringwechselrichter den Strom unabhängig in kleineren Gruppen oder "Strings" von Solarpanelen, was eine feinere Steuerung und Anpassung an spezifische Bedingungen ermöglicht. Hierbei hat der Zentralwechselrichter einige Vorteile, aber auch Nachteile.
• Kostenvorteile: Ein Zentralwechselrichter kann kosteneffizienter sein, da er im Vergleich zu mehreren Stringwechselrichtern einfacher in Wartung und Überwachung ist.
• Übertragungsverluste: Zentralwechselrichter haben tendenziell geringere Übertragungsverluste und sind effizienter beim Anpassen des Stroms an das Netz, verglichen mit mehreren Stringwechselrichtern.
• Nachteile Störanfälligkeit: Bei Ausfall eines Zentral Wechselrichters steht die gesamte Anlage still, wohingegen bei Stringwechselrichtern in der Regel nur der betroffene Strang ausfällt.
• Temperaturmanagement: Stringwechselrichter haben hier oft Vorteile, da sie aufgrund ihrer kleineren Größe und verteilter Anordnung effizienter gekühlt werden können. Zentralwechselrichter müssen Wärmeverluste, die bei großen Einheiten wie 60 kW Nennleistung signifikant sein können (z.B. 12000 Watt Wärmeverluste), effektiv managen.

In der Regel kommen heute transformatorlose Wechselrichter zum Einsatz, da sie höhere Wirkungsgrade als Zentralwechselrichter mit Trafos aufweisen. Insbesondere liegen die Vorteile im Bereich der Gleichspannungen, die mit einer einzigen Wandlerstufe ins Netz eingespeist werden können. Dadurch soll der Wirkungsgrad des Wechselrichters um bis zu drei Prozent steigen. Zudem zeichnen sich trafolose Zentralwechselrichter dadurch aus, dass sie weniger wiegen, eine längere Nutzungsdauer aufweisen und aufgrund des einfacheren Aufbaus weniger anfällig für Störungen sind.

Die Preise für Zentralwechselrichter nehmen typischer mit zunehmender Größe pro Kilowatt (kW) ab. So kosten Leistungsgrößen um die 20 kW etwa 10.000 Euro während man für Zentralwechselrichter mit 500 kW mit Preisen ab etwa 50.000 Euro rechnen muss. Die Preise pro kW-Leistung variieren damit zwischen annähernd 500 Euro pro kW bei kleinen und 100 Euro pro kW bei großen Zentralwechselrichtern. Gerade im höheren Leistungssegment gibt es jedoch größere Preisschwankungen je nach Ausstattung, Zubehör und Aufstellungsort (außen oder innen).

Grundsätzlich ist es hinsichtlich der Kosten des Wechselrichters in der Regel sinnvoller, nur einen großen Zentralwechselrichter zu installieren. Bei Solaranlagen, die unterschiedliche Anlagenteile aufweisen oder voneinander baulich getrennt sind, kann es hinsichtlich der Verkabelung und der damit verbundenen Installations- bzw. Montagekosten, jedoch lohnend sein, mehrere mittelgroße Zentralwechselrichter anzuschaffen.

Weisen die Anlagenteile zudem noch eine unterschiedliche Anlagenkonzeption aus, so kann ein u. U. höherer Solarertrag ab einer gewissen Anlagengröße die Mehrkosten für mehrere Zentralwechselrichter in Gesamtkostenhinsicht kompensieren oder auch übersteigen. Ein optimales Zentralwechselrichterkonzept richtet sich daher nicht nur nach den technischen Erfordernissen, sondern auch nach einer Optimierung der Wirtschaftlichkeit.

(Datenquelle: "PROSA Photovoltaik Wechselrichter" Öko-Institut e.V.)