Welche Wechselrichtergröße benötigen Sie für Ihre Flachdach-PV-Anlage?

Bei der Planung einer Photovoltaikanlage (PV) für Flachdächer kann die Wahl der richtigen Wechselrichtergröße sowohl die Effizienz als auch die Gesamtkosten Ihrer Anlage erheblich beeinflussen. Dieser Blogbeitrag untersucht die wichtigsten Faktoren bei der Auswahl eines Wechselrichters für Flachdach-PV-Anlagen. Er beleuchtet außerdem die Unterschiede in der Wechselrichtergröße zwischen konventionellen geneigten PV-Anlagen und vertikalen Photovoltaikanlagen (VPV).

Wechselrichteranschluss an einer PV-Anlage auf dem Dach – nach Auswahl des richtigen Wechselrichters.

Sollte ich den Wechselrichter überdimensionieren?

Viele Solarinstallateure und -planer glauben, dass die sicherste Vorgehensweise bei der Wechselrichterdimensionierung darin besteht, einen Wechselrichter zu wählen, dessen Leistung etwas über der Gesamtleistung der Photovoltaik-Anlage liegt. Scheint eine sichere Wahl zu sein, oder? Ein professioneller Solarplaner weiß jedoch, wie man den Wechselrichter „unterdimensioniert“ und den optimalen Kompromiss findet.

Warum sollte der Wechselrichter unterdimensioniert sein?

1. Preis- und Größenkorrelation

Der Preis eines Wechselrichters hängt in der Regel direkt von seiner Größe ab. Größere Wechselrichter mit höherer Leistung haben einen höheren Preis. Daher kann eine gezielte Minimierung der Wechselrichtergröße – ohne nennenswerte Ertragseinbußen – zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.

2. Temperatureffekte

Wenn Sie eine PV-Anlage mit einer Nennleistung von 10 kWp besitzen, wird diese während ihrer gesamten Lebensdauer voraussichtlich 10 kW Leistung erzeugen? Wahrscheinlich nicht. Selbst bei optimal ausgerichteten PV-Modulen reduziert der Temperatureffekt die Leistung, wenn die Sonnenstrahlen direkt und senkrecht auf die Moduloberfläche treffen. Die Betriebstemperatur der Photovoltaik-Module liegt wahrscheinlich deutlich über den für die Modulbewertung verwendeten 25 °C. Daher reduziert sich die Leistungsabgabe bei direkter Sonneneinstrahlung auf etwa 80–90 %. Daher wird die 10-kWp-Anlage wahrscheinlich nicht mehr als 8 oder 9 kWp liefern, wenn die Sonne direkt (senkrecht) auf die Module scheint.

3. Spitzenleistung und Panelausrichtung

Bei herkömmlichen Flachdachanlagen (oft mit 10° Neigung) und VPV-Systemen stehen die Module in der Praxis während der stärksten Sonnenstunden nie direkt senkrecht zur Sonne. Das bedeutet, dass die maximale theoretische Leistungsabgabe nie erreicht wird.

4. Wechselrichter-Wirkungsgradkurven

Ein herkömmlicher PV-Wechselrichter arbeitet am effizientesten bei etwa 40–60 % der Nennleistung. Die Effizienz sinkt jedoch sehr schnell, wenn die Leistung der PV-Module weniger als 10 % der Nennleistung beträgt. Um die Leistung der Photovoltaik-Anlage zu maximieren, sollten Sie daher vermeiden, dass der Wechselrichter mit der niedrigsten Leistung betrieben wird. Je größer der gewählte Wechselrichter, desto häufiger wird er im niedrigen Leistungsbereich betrieben. Dies ist ein vierter Grund für eine Unterdimensionierung des Wechselrichters.

Eine typische Effizienzkurve erreicht ihren Höhepunkt bei etwa 40 % der Nennleistung (Abbildung adaptiert von einem großen Wechselrichterhersteller durch Over Easy Solar)

Was passiert, wenn die Leistung der PV-Module die Kapazität des Wechselrichters übersteigt?

Spitzenproduktion tritt nur in wenigen Stunden im Jahr auf. Da wir nun wissen, dass der Wechselrichterwirkungsgrad bei niedrigen Leistungsverhältnissen niedrig ist, können wir schlussfolgern, dass es optimal ist, einen Wechselrichter zu wählen, der kleiner ist als die theoretisch maximale Modulleistung. Es lohnt sich, den Wechselrichter kleiner zu dimensionieren, um Spitzenproduktion an den besten Tagen des Jahres zu vermeiden, da der Gesamtwirkungsgrad des Wechselrichters dann besser ist.

Was passiert also, wenn Ihr Wechselrichter kleiner ist als das Spitzenpotenzial Ihrer PV-Anlage? Keine Sorge – er explodiert nicht. Es bedeutet lediglich, dass der Wechselrichter die Spitzen der Photovoltaik-Produktion „abschneidet“. Anders ausgedrückt: Jegliche überschüssige Energie, die seine Kapazität übersteigt, wird abgekoppelt. Sehen Sie sich das Beispiel unten an.

Mit einem ideal dimensionierten Wechselrichter werden an den besten Tagen des Jahres die Spitzenproduktionen „abgeschnitten“. Die verlorene Energie für dieses simulierte 5 kWp-System wird durch eine höhere Wechselrichtereffizienz kompensiert, wenn die Strahlung an Winter- und bewölkten Tagen gering ist.

Wenn Sie Tools wie PVSyst oder PV*Sol verwendet haben, wissen Sie wahrscheinlich, wie Sie mit verschiedenen Wechselrichtergrößen experimentieren können, um deren Auswirkungen auf die Systemleistung zu testen. Die Wahl eines Wechselrichters, der nur 0,5–1,5 % der jährlichen Gesamtenergie Ihres Systems verbraucht, ist oft ein kluger Kompromiss – er hält die Kosten niedrig, ohne die Gesamtleistung wesentlich zu beeinträchtigen.

Ein typisches Maß für die Wechselrichterdimensionierung ist das „DC-AC-Verhältnis“, das sich aus der Nennleistung des Systems geteilt durch die Größe des Wechselrichters ergibt. Ein DC-AC-Verhältnis von 1,5 bedeutet, dass die PV-Anlagengröße (kWp) 50 % größer ist als die Wechselrichtergröße in kW. Die Darstellung des DC-AC-Verhältnisses im Vergleich zum Energieverlust durch die Wahl eines kleineren Wechselrichters in einem Wechselrichter-Clipping-Diagramm hilft, die Auswirkungen der Wechselrichterdimensionierung auf ein bestimmtes System zu verdeutlichen. Manche Solarinstallateure sprechen eher vom AC-DC-Verhältnis in Prozent; ein DC-AC-Verhältnis von 1,5 entspricht einem AC-DC-Verhältnis von 67 %.

Diagramme zur Wechselrichterbegrenzung, die zwei verschiedene Ausrichtungen von VPV-Systemen mit einem herkömmlichen System an zwei verschiedenen Standorten vergleichen.

Optimale Wechselrichter-Dimensionierung für konventionelle und VPV-Systeme auf Flachdächern

Wir hoffen, dass dieser Artikel Ihnen geholfen hat zu verstehen, warum Wechselrichter für PV-Anlagen auf Flachdächern immer unterdimensioniert sein sollten, unabhängig davon, ob es sich um herkömmliche 10-Grad-Ost-West-Systeme, 15-Grad-Süd-Systeme oder vertikale PV-Anlagen handelt.

Die folgende Tabelle zeigt einige Empfehlungen unserer PV-Ingenieure zur Wechselrichterdimensionierung für verschiedene Systeme und Standorte, basierend auf unseren Messungen und Simulationen in PV*Sol und PVSyst. Wie Sie sehen, sind die Spannen recht groß, aber innerhalb dieser Spanne variieren die tatsächliche Leistung und der spezifische Ertrag der PV-Anlage um weniger als 1 %. Es kann sich für den Kunden lohnen, einen möglichst kleinen Wechselrichter zu wählen, um Wechselrichterkosten zu sparen und eine bessere Gesamtrendite für das System zu erzielen.

Standort	Systemtyp	DC-zu-AC-Verhältnis	AC-DC-Verhältnis
Oslo, Norwegen	10° Neigung EW	1,2-1,6	62-83%
Oslo, Norwegen	VPV	1,2-1,6	62-83%
Berlin, Deutschland	10° Neigung EW	1,1-1,5	67-91%
Berlin, Deutschland	VPV	1,2-1,6	62-83%
Madrid, Spanien	10° Neigung EW	0,9-1,3	77-111%
Madrid, Spanien	VPV	1,0-1,4	72-100 %

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