Problematische Faustregeln

Investitionskosten sparen oder auf Ertrag optimieren, diese Frage stellt sich für Björn Hemmann fast täglich. Er berät für die deutsche Gesellschaft für Sonnenenergie Klienten zur Planung von Photovoltaikanlagen. Immer wieder stellt sich dabei die Frage, mit welcher Leistung der Wechselrichter ausgelegt werden muss. Etliche Solarteure halten sich dabei an eine Faustregel. Nach ihr sollte die Leistung des Wechselrichters 90 Prozent der Anlagenleistung betragen.

Selbst das Auslegungsprogramm eines Wechselrichterherstellers warnt davor, wenn diese Grenze überschritten wird. Doch das heißt nicht, dass es wirklich ein Fehler ist, leistungsstärker zu dimensionieren. Man muss nur genau wissen, was man tut. „Ich wollte endlich Klarheit schaffen und habe angefangen, das ideale Wechselrichterverhältnis zu berechnen“, sagt Hemmann. Und das sehr systematisch. Seine Berechnungen erstaunten auf dem diesjährigen Photovoltaiksymposium in Bad Staffelstein die Fachwelt, denn nach seinen Ergebnissen hat das Auslegungsverhältnis zwischen Anlage und Wechselrichter dringend eine Revision nötig. Für seine Ergebnisse erhielt er dort prompt eine Auszeichnung – und Flankenschutz durch eine weitere Arbeit.

Verschiedene Ratschläge

Das Problem ist schnell umrissen: Ein unterdimensionierter Wechselrichter, der eine viel kleinere Leistung als die Solaranlage hat, verursacht erhebliche Ertragseinbußen. Es gibt dann etliche Momente im Jahr, an denen die Einstrah lung so hoch ist, dass die von der Anlage generierte Leistung für den Wechselrichter zu hoch ist. Er begrenzt dann die eingehende Leistung. Gleichzeitig altern die überlasteten Bauteile schneller und die Lebenserwartung des zu klein gekauften Wechselrichters sinkt. Ein Wechselrichter hingegen, der leistungsstärker ausgelegt ist, verbessert den Ertrag, da er deutlich mehr der erzeugten Energie umwandeln kann. Es kommt dann nur noch bei außergewöhnlich hohen Sonneneinstrahlungen zu Leistungsbegrenzungen.

Doch je größer, desto besser – das gilt bei Wechselrichtern auch nicht. Ab einem gewissen Punkt steigt der Ertrag nicht weiter. Wenn seine Leistung viel größer ist als die der Solaranlage, läuft er viel auf Teillastbetrieb. Die Bauteile sind dann nicht ausgelastet und arbeiten ineffektiv.

Allerdings macht es einen großen Unterschied, ob man vor allem an einem maximalen Ertrag interessiert ist oder an einem möglichst hohen Gewinn. Denn der kleinere Wechselrichter kostet weniger, was unter Umständen den Ertragsausfall kompensiert.

Entscheidend ist das Verhältnis zwischen Anlagenleistung und Wechselrichterleistung. Die Fachliteratur nennt Bereiche zwischen 75 Prozent und 120 Prozent (siehe Grafik Seite 129). Bei einer Fünf-Kilowatt-Anlage könnte danach der eine Experte zu einem Wechselrichter bis 3.750 Watt raten und der andere einen Wechselrichter bis 6.000 Watt empfehlen.

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Parameter der Beispielrechnung

Technische Eingabedaten

Installationsort:

Nürnberg

Wetterdatensatz: Nürnberg, DWD 1981 – 2000

Ausrichtung:

Süd

Neigung:

30 Grad

Anlagennennleistung:

5,06 Kilowatt

Module:

polykristalline Beispiel-Module

Wechselrichter:

europäischer Wirkungsgrad 96,2 Prozent, transformatorlos, maximale DC-Nennleistung variiert in Stufen von 3,16 bis 7,38 Kilowatt. Lediglich die Leistungswerte wurden für die Berechnung variiert. Alle anderen Kenngrößen des Wechselrichters (Spannungen, Ströme, MPP-Anpassung) wurden bei allen Leistungsstufen gleich gewählt

Simulation:

mit PVscout (1.9) undPV*Sol 3.0 (R7)

Wirtschaftliche Eingabedaten

spezifischer Jahresertrag:

entsprechend der Simulation der technischen Daten

Inbetriebnahme:

März 2010, EEG-Vergütung, keine Eigenstromnutzung

Investitionskosten:

3.000 Euro pro Kilowatt bei einer Auslegung der maximalen DC-Wechselrichterleistung mit fünf Prozent über der Leistung des Solargenerators

Investitionskosten

des Wechselrichters: steigen und sinken mit 500 Euro pro Kilowatt AC-Nennleistung

Berücksichtigung von Betriebskosten

Betrachtung vor Steuern

Finanzierung ohne Fremdkapital

Kalkulationszinsfuß 6 Prozent

Berechnungen mit PV-Profit 2.2.6

Quelle: Björn Hemmann, DGS

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