Programm Dokumentation/Wechselrichter

Der Wechselrichter macht aus dem Gleichstrom der PV-Module Wechselstrom für das Hausnetz. In EPOS-Plan kommt er an vier Stellen vor: als Katalog in der Verwaltung Wechselrichter, im Abschnitt Wechselrichter und Stränge der Verwaltung Photovoltaik Module, in der Stundenrechnung der Photovoltaik (Wirkungsgrad, Abregelung, Nachtverbrauch) und in ihren Kosten.

Wie ein Wechselrichter arbeitet – MPP-Regelung, Wirkungsgradkennlinie und Abregelung –, erklärt die Seite Grundlagen/Wechselrichter.

Einbindung in EPOS-Plan

1. Katalog. Administration → Energiesysteme → Photovoltaik → Wechselrichter öffnet die Verwaltung Wechselrichter; Administration → Daten & Import → Photovoltaik → Wechselrichter (CEC, OND)… liest Geräte aus der CEC-Liste oder aus PVsyst-Dateien (.OND). Pflicht ist allein die AC-Nennleistung.
2. Weg der Anlage. In der Verwaltung Photovoltaik Module (Startseite, Reiter Energieerzeuger, Kachel Photovoltaik) wählt die Optionsgruppe Wechselrichter je PV-Anlage vereinfacht (ohne Gerät, mit Pauschalen) oder mit Wechselrichter (Strangtabelle und Geräte aus dem Katalog; das Gerät rechnet in beiden Rechenmodellen gleich).
3. Gerät. Wechselrichter aus dem Katalog führt die Geräte, bewertet für Modul und Modulzahl der Anlage; Wechselrichter vorschlagen zeigt die Bewertung mit Gründen. Die Zuordnung legt eine Projektkopie des Katalogsatzes an.
4. Stränge. Auslegung vorschlagen füllt die Strangtabelle, Strang anlegen fügt eine Zeile an. Stränge mit derselben Gerät-Nummer hängen an einem Gerät; der MPPT ist eine Prüfgröße, keine Leistungsgrenze. Die Ampel prüft jeden Strang und jedes Gerät; Anzahl Module ergibt sich aus der Tabelle.
5. Simulation und Ergebnis. Die Karte Photovoltaik der Simulation Konfiguration nennt Geräte, Stränge und DC/AC; rote und gelbe Ampelsätze stehen in den Hinweisen zum Lauf, ohne die Rechnung anzuhalten. Der Ergebnisreiter Photovoltaik führt je Gerät DC/AC, Ertrag, Clipping, Volllaststunden, Jahresnutzungsgrad und Nachtverbrauch, die Kosten je Gerätetyp Gerätepreis mal Anzahl.

Vom Strang ins Hausnetz

Stränge Süd
Module in Reihe × parallel

Stränge West
eigene Neigung und Azimut

Gleichstrom→

MPP-Tracker
Prüfgröße für Spannung und Strom

abzüglich Systemverluste→

Wechselrichter
Kennlinie, Clipping, Nachtverbrauch

Wechselstrom→

Hausnetz
Direktverbrauch

Überschuss, Restbedarf⇄

Stromspeicher
lädt aus dem Überschuss

Netz
Einspeisung und Bezug

Prinzipbild.

Beispiel

Beispielanlage A (Mehrfamilienhaus) im Weg mit Wechselrichter: die 30 kWp der Photovoltaik-Seite (75 Module à 400 W) auf zwei Dachflächen – 18 kWp Süd, 12 kWp West, beide 30° –, ein Wechselrichter mit 25 kW und Stromspeicher 1 mit 20 kWh. Das Modul hat 40 V Leerlaufspannung, 33 V im MPP, 13 A Kurzschlussstrom und die Temperaturkoeffizienten −0,12 V/K und +0,005 A/K. Beide Flächen sind Stränge einer PV-Anlage – nur so teilen sie sich ein Gerät.

Dialog	Feld	Wert	Warum
Verwaltung Wechselrichter	AC-Nennleistung	25 kW	DC/AC $30/25=\mathrm{1,20}$; Bezug der Kennlinie, Grenze des Clippings
Verwaltung Wechselrichter	max. DC-Leistung	37,5 kW	P7; höchstens 93 Module je Gerät
Verwaltung Wechselrichter	MPP-Fenster von, bis, max. DC-Spannung	200 V, 800 V, 1 000 V	P1 bis P3: 8 bis 21 Module in Reihe passen
Verwaltung Wechselrichter	max. DC-Strom je MPPT, max. Kurzschlussstrom je MPPT	30 A, 40 A	P4: gelb über 30 A, rot über 40 A
Verwaltung Wechselrichter	Anzahl MPPT, Stränge je MPPT	3, 2	Aufteilung auf die Tracker, P5
Verwaltung Wechselrichter	Wirkungsgrad bei 5 % bis bei 100 %	0,90 · 0,94 · 0,96 · 0,97 · 0,975 · 0,97	Kennlinie der Stundenrechnung
Verwaltung Wechselrichter	Standby-Verbrauch, Nachtverbrauch	50 W, 5 W	bis 50 W Gleichstrom speist das Gerät nicht ein und bezieht 5 W
Verwaltung Photovoltaik Module	Anzahl Module, Neigung [°], Azimut [°]	75, 30, 0	die Anlage beschreibt die Südfläche
	Wechselrichter	mit Wechselrichter	Strangweg mit Gerät
	Wechselrichter aus dem Katalog	Wechselrichter 1 — geeignet · DC/AC 1,20 · 1 Gerät	bewertet bei −10 °C und +70 °C
	Auslegung vorschlagen	2 × 15 Module an MPPT 1 und 2, 1 × 15 an MPPT 3	15 ist die einzige Reihenlänge zwischen 8 und 21, die 75 teilt
	Zeile MPPT 2: Bezeichner, Azimut [°]	West, 90	ihre zwei Stränge liegen auf der Westfläche
Verwaltung Stromspeicher	In das Projekt übernehmen	Stromspeicher 1, 20 kWh	lädt hinter dem Wechselrichter

Was herauskommt.

• Der Vorschlag meldet „Vorschlag: 1 Gerät, je 5 Stränge mit 15 Modulen in Reihe, DC/AC 1,20 — die Strangtabelle wurde ersetzt.“ Leere Neigung und leerer Azimut einer Zeile gelten für die Anlage, also Süden.
• Die Ampel bleibt grün: Je Tracker fließen bei +70 °C höchstens 26,5 A aus zwei Strängen; die Spannungen der 15 Module zeigt das Bild unten.
• Die Karte Photovoltaik nennt „Wechselrichter · 1 Gerät(e), 3 Strang/Stränge“ und „Wechselrichter · DC/AC 1,20“.
• In einer Stunde mit 10 kW Gleichstrom arbeitet das Gerät bei 40 % Auslastung mit 0,9725 und gibt 9,7 kW ab. Bei 28 kW wären es 27,2 kW; abgegeben werden 25 kW, 2,2 kWh werden abgeregelt. Weil Süd- und Westfläche ihre Spitze zu verschiedenen Stunden erreichen, gibt es solche Stunden nur selten; die Jahresmenge steht im Reiter Photovoltaik unter Clipping [kWh/a]. Rechenweg unter Berechnung: Kennlinie und Clipping.

Beispiel A: Strangspannung über der Zahl der Module in Reihe gegen die Grenzen des Geräts; 15 Module liegen im Band von 8 bis 21 – Prinzipbild, Beispielwerte.

Beispielanlage C (Einfamilienhaus, 10 kWp, eine Fläche) bleibt beim Weg vereinfacht mit Rechenmodell Einfach, WR-Wirkungsgrad 0,96 und Systemverluste [%] 2: In jeder Stunde gehen $\mathrm{0,96}\cdot \mathrm{0,98}\approx 94$ % der Gleichstromleistung ins Hausnetz, ohne Abregelung und Nachtverbrauch. Mit Wechselrichter fände Auslegung vorschlagen für 25 Module keine Aufteilung: 25 teilt sich nur in Stränge zu 1, 5 oder 25 Modulen, keine davon liegt zwischen 8 und 21. Ungleiche Stränge, etwa 13 und 12 Module, legt man dann von Hand an.

Zusammenspiel mit anderen Technologien

Technik	Wechselwirkung mit dem Wechselrichter	So rechnet EPOS-Plan
PV-Feld	liefert die Gleichstromleistung; Spannung und Strom der Stränge entscheiden, ob das Gerät passt; das Gerät begrenzt die Abgabe und verliert in Teillast mehr	Stränge eines Geräts addiert, Systemverluste abgezogen, Kennlinie aus sechs Stützstellen, Clipping; Ausrichtung und Modul je Strang
Stromverbrauch	nur die Wechselstromabgabe deckt den Bedarf	Direktverbrauch ist der kleinere Wert aus Abgabe und Bedarf; der Nachtverbrauch zählt als negative Erzeugung und erhöht den Netzbezug
Stromspeicher	liegt hinter dem Gerät; geladen wird nur die Abgabe, Abgeregeltes erreicht ihn nicht	lädt aus dem Überschuss nach dem Wechselrichter mit eigenem Wirkungsgrad (Round-Trip); keine Kopplung auf der Gleichstromseite
Netz	eingespeist wird, was nach Haus und Speicher bleibt	keine Einspeisegrenze im Stundenlauf; die 60-%-Wirkleistungsbegrenzung (§ 9 Abs. 2 EEG) im Dialog PV-Vergütung (EEG) mindert nur die vergütete Einspeisung; eine Netzeinspeisegrenze gibt es in der Stromspeicher-Auslegung
Kosten	Gerätekosten aus der Satzvorlage des Katalogsatzes	eine Kostenzeile je Gerätetyp, abgeglichen über Mit dem Kostenkatalog abgleichen…; kWp, Stückpreis und Vergütung lesen die Anlagenzeile

Fallstricke

Strang und Gerät

• Stränge ohne Gerät rechnen nicht. Führt keine Strangzeile ein Gerät, rechnet die Anlage vereinfacht, und auf der Karte Photovoltaik fehlt die Zeile Wechselrichter; führen nur einige Zeilen eines, fehlen die übrigen (Photovoltaik: Fallstricke).
• Ein Gerät gehört zu einer Anlage. Zwei Anlagen mit je Gerät 1 sind zwei Geräte mit doppelten Kosten (Photovoltaik: Teilfelder).
• „Strang anlegen“ legt alle Module in eine Reihe. Im Beispiel A wird die Ampel dann rot; besser Auslegung vorschlagen.
• „Auslegung vorschlagen“ kennt keine Dachflächen. Er setzt gleich lange Stränge an gleich belegte Geräte und lässt Ausrichtung und Modul je Strang leer; geht die Modulzahl nicht auf, kommt kein Vorschlag.

Katalog und Rechnung

• Projektkopie. Sie entsteht bei der ersten Zuordnung; später im Katalog ergänzte Werte wie Anzahl MPPT sehen nur die Vorschläge, nicht Ampel, Simulation und Kosten. Abhilfe: den Satz mit Duplizieren… unter neuem Namen anlegen und neu wählen.
• Importierte Geräte sind unvollständig. Ohne Anzahl MPPT (CEC-Liste) gilt ein Tracker, und der Vorschlag nennt „Katalogwerte unvollständig“. Ohne max. Kurzschlussstrom je MPPT ist der Betriebsstrom die rote Grenze, ohne Gerätepreis kostet das Gerät nichts; beide führt keine Quelle.
• Wirkungsgrade sind Faktoren (0,97, nicht 97); Werte über 1 speichert die Verwaltung nicht.
• Anlagenwerte (Rückfall) rechnen nur ohne Strangzuordnung und nur im Modell Erweitert; im Modell Einfach gilt allein der WR-Wirkungsgrad, auch mit eingetragener AC-Nennleistung.
• Nicht abgebildet sind Leistungsgrenze oder Fehlanpassung je MPP-Tracker, temperaturabhängige Leistungsminderung, Blindleistung, Verschattung und eine Einspeisegrenze im Stundenlauf. Euro-Wirkungsgrad, Maximalwirkungsgrad, max. AC-Scheinleistung und Einschaltspannung wirken nicht auf die Rechnung.

Normen und Auslegungspraxis

Die Ampel misst allein an den Datenblattgrenzen des Geräts. Schutz, Leitungen, Sicherungen, Spannungsklasse und Netzanschluss prüft EPOS-Plan nicht; die Normen dazu nennt Grundlagen: Wechselrichter. Aus der Auslegungspraxis übernimmt EPOS-Plan:

Regel	In EPOS-Plan
kalter und heißer Fall	−10 °C und +70 °C Zelltemperatur, je Projekt änderbar; Vorschlag aus Klimadaten übernehmen nimmt das Jahresminimum der Klimareihe, nicht die nach IEC 62548 niedrigste Standorttemperatur
ohne Temperaturkoeffizienten	Leerlaufspannung × 1,15 (kristallines Silizium), nicht einstellbar
DC/AC-Band	Ampel gelb außerhalb 1,0 bis 1,5; Wechselrichter vorschlagen „geeignet“ bis 1,3, Rang nach der Nähe zu 1,1 bis 1,2; Auslegung vorschlagen möglichst nahe 1,25
Temperaturkoeffizienten	absolut in V/K und A/K; die CEC-Liste führt sie so, der PVsyst-Import (.PAN) rechnet sie um; die Verwaltung der PV-Module hat kein Eingabefeld dafür

Eingaben

Verwaltung Photovoltaik Module

• Wechselrichter – Optionsgruppe je PV-Anlage: vereinfacht — Pauschalen ohne Wechselrichter oder mit Wechselrichter — Katalog, Stränge, Kennlinie, Clipping. Strang anlegen stellt auf mit Wechselrichter; zurückgestellt bleiben die Stränge stehen und rechnen nicht.
• Rechenmodell, WR-Wirkungsgrad, Systemverluste [%] – der Weg vereinfacht: Im Modell Einfach gilt der WR-Wirkungsgrad (Faktor, leer = 0,95) ohne Abregelung. Im Modell Erweitert öffnet Anlagenwerte (Rückfall)… AC-Nennleistung [kW] (0 = kein Clipping) und die Wirkungsgrade bei 10, 50 und 100 % Auslastung (0 = Vorgabe 0,94 / 0,975 / 0,97). Die Systemverluste (leer = 0 %) gelten auf beiden Wegen.

• Filtern nach Hersteller, Wechselrichter aus dem Katalog, Wechselrichter vorschlagen – Filter vorbelegt mit dem Hersteller des Moduls, sperrt nichts; die Klappliste ist nach Bewertung gereiht (Wechselrichter aus dem Katalog, Wechselrichter vorschlagen).
• Auslegungstemperaturen – kalt [°C] und heiß [°C], leer = −10 °C und +70 °C, dazu Vorschlag aus Klimadaten übernehmen; gelten im ganzen Projekt (Photovoltaik: Auslegungstemperaturen).
• Strangtabelle – beschrieben unter Photovoltaik: Strangtabelle und Die Ampel: rot bei P1, P2 und P4, gelb bei P3, P5 bis P8 oder fehlenden Werten, mit dem Hinweis, was passen würde. Mit gepflegtem max. Kurzschlussstrom je MPPT ist P4 zwischen Betriebs- und Kurzschlussstrom nur gelb.

Verwaltung Wechselrichter

• Gerät – Bezeichnung, Hersteller, Beschreibung, AC-Nennleistung (kW, Pflicht), max. AC-Scheinleistung (kVA), max. DC-Leistung (kW), Herkunft (CEC, OND oder HAND); unter Kosten der gesperrte Kostensatz (€/kW) aus der Satzvorlage, ohne Verweis leer. Fehler verhindern das Speichern, Hinweise stehen in der Meldung.
• Eingang – MPP-Fenster von und bis, max. DC-Spannung, Einschaltspannung (je V), max. DC-Strom je MPPT und max. Kurzschlussstrom je MPPT (je A), Anzahl MPPT (leer: ein Tracker), Stränge je MPPT (leer: keine Grenze).
• Wirkungsgrad – Wirkungsgrad bei 5 % bis bei 100 % als Faktor, fehlende Stützstellen werden übersprungen; Euro-Wirkungsgrad, Maximalwirkungsgrad; Standby-Verbrauch (W, wirkt als Einschaltschwelle) und Nachtverbrauch (W).
• Wechselrichter einlesen (CEC und OND) – CEC-Liste laden rechnet die sechs Stützstellen aus den Sandia-Koeffizienten, OND laden übernimmt Kennlinie und Trackerzahl aus der Datei.

Berechnung: Kennlinie und Clipping

Je Stunde und Gerät rechnet EPOS-Plan in drei Schritten; Beispiel A, ohne Systemverluste:

Schritt	Regel	10 kW Gleichstrom	28 kW Gleichstrom
Auslastung	$x=P_{\mathrm{D}\mathrm{C}}/P_{\mathrm{A}\mathrm{C},\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{n}}$, $P_{\mathrm{D}\mathrm{C}}$ nach Systemverlusten	10 / 25 = 0,40	28 / 25 = 1,12
Wirkungsgrad	linear zwischen den Stützstellen 5, 10, 20, 30, 50 und 100 %; darunter linear von 0, darüber konstant	zwischen 0,97 (30 %) und 0,975 (50 %): 0,9725	über 100 %: 0,97
Abgabe	$P_{\mathrm{A}\mathrm{C}}=\min (P_{\mathrm{D}\mathrm{C}}\cdot \eta ,P_{\mathrm{A}\mathrm{C},\mathrm{n}\mathrm{e}\mathrm{n}\mathrm{n}})$	9,7 kW	min(27,2; 25) = 25 kW, Clipping 2,2 kW

Bis zur Einschaltschwelle (Standby-Verbrauch, im Beispiel 50 W) speist das Gerät nicht ein und bezieht den Nachtverbrauch (5 W). Der Jahresnutzungsgrad ist die Summe der Abgabe geteilt durch die Summe des Gleichstroms.

Beispiel A: Wirkungsgrad über der Auslastung und Wechselstrom über dem Gleichstrom eines Geräts mit 25 kW, die Fläche über der Nennleistung ist das Clipping – Prinzipbild, Beispielwerte.

Alle Formeln samt Kennzahlen stehen unter Berechnung: Photovoltaik, die acht Prüfregeln und die Auslegungshilfe unter Berechnung: Modul, Strang und Wechselrichter.

Siehe auch

• Photovoltaik – Modul, Anlage und Ertrag
• Gerätekataloge: Wechselrichter – der Katalog im Einzelnen
• Stromspeicher – Speicher, Auslegung und Netzgrenzen
• Grundlagen/Wechselrichter – die fachlichen Hintergründe