Flexible Lösung für schwierige Dächer - Mit Modulwechselrichtern neue Kundenkreise erschließen

Ein Grund für den weltweiten Wachstumstrend bei Modulwechselrichtern liegt in den flexiblen Einsatzmöglichkeiten der Technologie: Der modulare Aufbau von Systemen mit Modulwechselrichtern gibt dem Installateur die Möglichkeit, PV-Anlagen an jede Dachsituation anzupassen und auch Dächer zu erschließen, bei denen die Sonneneinstrahlung nicht optimal ist. Damit lassen sich bisher vernachlässigte Potenziale zur Energiegewinnung ausschöpfen – und neue Kundenkreise erschließen.

Effiziente Alternative
PV-Anlagen mit Modulwechselrichtern können beim Hauseigentümer mit hohem Energieertrag, Langlebigkeit und Sicherheit punkten. Die parallel verschalteten Modulwechselrichter erleichtern dem Installateur außerdem die Arbeit auf dem Dach und können die Effizienz in seinem Betrieb steigern.
Durch den modularen Aufbau unterscheiden sich PV-Anlagen mit Modulwechselrichtern grundlegend von Systemen mit Strang-oder Zentralwechselrichtern: Pro Solarmodul kommt ein Wechselrichter zum Einsatz, der die in Form von Gleichstrom erzeugte Solarenergie direkt am Modul in netzkompatiblen Wechselstrom umwandelt. Daneben gibt es Installationen mit sogenannten Duo-Modulwechselrichtern, die die gelieferte Energie von zwei Solarmodu-len zusammenfassen und in netzkompatiblen Wechselstrom umwandeln. Auf diese Weise lassen sich Kosten sparen, ohne Ertragseinbußen.
Modulwechselrichter werden am Montagesystem hinter dem Modul befestigt und sind im Gegensatz zu Strangwechselrichtern nicht in Reihe, sondern parallel verschaltet. Damit lässt sich der maximale Energieertrag jedes Moduls sichern. Bei Anlagen mit Strangwechselrichtern ist das System nur so stark wie das schwächste Glied: Wird ein Modul z.B. durch äußere Einflüsse wie eine im Tagesverlauf auftretende Teilverschattung negativ beeinträchtigt, mindert das den Ertrag der gesamten Anlage. Mit Modulwechselrichtern lässt sich dieses Risiko praktisch ausschalten, denn die Module funktionieren unabhängig voneinander. Sinkt die Leistung eines Moduls oder fällt es gar komplett aus, hat das kaum Auswirkungen auf die Gesamtleistung der Anlage. Das System bleibt funktionsfähig und kann den ma-ximalen Energieertrag der verbleibenden Module voll ausschöpfen. Über die gesamte Lebensdauer hinweg fällt der Gesamtenergieertrag der Anlage damit höher aus, als bei der Verwendung von Strangwechselrichtern.

Lösung für schwierige Fälle
Strangwechselrichter lassen dem Handwerker nur wenig Spielraum für eine individuelle Anpassung der Solaranlage an das Dach. Sogenannte „Kategorie-2–Dächer“ kommen damit für ein PV-System von vornherein gar nicht infrage. Systeme mit Modulwechselrichtern sind in ihrer Anwendung flexibler. Sie sind speziell für schwierige Dachsituationen konzipiert und eignen sich für verwinkelte Dächer oder Carports ebenso wie für Mini-Systeme auf dem Balkon oder dem Gartenhaus. In der Praxis bedeutet dies, dass Installateure einen sehr viel breiteren Kundenkreis ansprechen und mehr Aufträge generieren können, da sie nun auch solche Dächer mit PV-Anlagen bestücken können, die bisher als unrentabel eingestuft wurden.
Ein weiterer Vorteil der flexiblen Technologie: Anlagen mit Modulwechselrichtern lassen sich dank des modularen Aufbaus und der flexiblen Verkabelung ohne großen Aufwand jederzeit erweitern. Somit können sie dem Kunden auch zunächst als „Basis-Installation“ angeboten werden, die die Grundbedürfnisse deckt und später auf Wunsch erweitert werden kann. Das gibt dem Kunden die langfristige Sicherheit, dass er immer genau die Menge an Solarpanels auf seinem Dach hat, die er benötigt, um seinen Bedarf zu decken.

Höhere Wirtschaftlichkeit auf lange Sicht
Ob sich eine PV-Anlage lohnt, hängt u.a. von ihrer Lebensdauer ab – genauer gesagt von der Lebensdauer der verbauten Komponenten. Ein Strang- oder Zentralwechselrichter hält im Schnitt 12 Jahre. Das bedeutet, dass der Wechselrichter im Lebenszyklus einer Solaranlage auf jeden Fall einmal ausgetauscht werden muss. Ein Modulwechselrichter ist demgegenüber so langlebig wie die Anlage selbst – wenn er mit entsprechend robusten Komponenten ausgestattet ist. Die Modulwechselrichter von Enecsys beispielsweise arbeiten selbst bei extremen Temperaturen von -40 bis +85°C ohne Einschränkung mit voller Leistung. Die an der Cambridge University in Großbritannien entwickelte Technologie verzichtet auf unzuverlässige und die Lebensdauer einschränkende Bauteile herkömmlicher Modulwechselrichter. So setzt der Hersteller auf Dünnfilmkondensatoren statt der sonst üblichen Elektrolytkondensatoren. Auf Optokoppler verzichtet er ganz, was die Fehleranfälligkeit weiter minimiert. Installateure und Anlageneigentümer erkennen die Langlebigkeit von Modulwechselrichtern an Lebensdauertests nach IEC61215, einer Methode, die auch beim Testen von Solarmodulen zum Einsatz kommt. In der Praxis bedeutet dies: PV-Anlagen mit Modulwechselrichtern arbeiten im Vergleich zu Systemen mit herkömmlichen Strangwechselrichtern über die gesamte Lebensdauer des Systems hinweg deutlich wirtschaftlicher.
Ein weiterer Faktor bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer PV-Anlage ist der Gesamtenergieertrag. Im Laufe ihres Lebenszyklus generieren Anlagen mit Modulwechselrichtern je nach Umgebungsbedingung 5 bis 20% mehr Energie als Anlagen mit herkömmlichen Strangwechselrichtern. Der Wechselstromausgang aus dem Modulwechselrichter ist phasengleich mit dem Stromnetz und zeigt eine hohe Stromqualität bei geringer Verzerrung und fast einheitlichem Leistungsfaktor auf. Anders als bei einer DC-Verkabelung, die zu relativ hohen Kabelverlusten führt, geht zudem weniger Energie auf dem Weg ins Netz verloren. Diese Faktoren, zusammen mit der maximalen Energieausbeute pro Modul und der längeren Lebensdauer der Modulwechselrichter, sorgen unterm Strich dafür, dass sich mit dem Einsatz von Modulwechselrichtern für das gleiche Geld mehr Strom gewinnen lässt.

Arbeitserleichterung für Installateure
Für den Installateur spielt bei der kontinuierlich steigenden Anzahl kleiner PV-Installationen der Aufwand für Planung, Installation und Wartung eine besondere Rolle. Der Einsatz von Modulwechselrichtern bedeutet in der Praxis eine Arbeitserleichterung und eine Möglichkeit, die Effizienz im Betrieb zu steigern. Da jedes Modul unabhängig funktioniert, ist beim Einsatz von Modulwechselrichtern in der Planungsphase im Grunde keine spezielle Auslegungssoftware notwendig. Weil Modulwechselrichter aber speziell für schwierige Dachlagen konzipiert sind, gibt es Hersteller, die ihre Systeme dennoch mit entsprechender Software ausliefern und es damit Installateuren ermöglichen, auch Anlagen für schwierige Dachlagen schnell und einfach zu konzipieren.
Einen weiteren Vorteil für den Installateur hat die Wechselstromverkabelung: Während bei einer PV-Anlage mit Strangwechselrichtern die Gleichspannung bedingt durch die Reihenschaltung Werte bis 1000 V erreichen kann, treten diese hohen DC-Spannungen auf dem Dach beim Einsatz von parallel verschalteten Modulwechselrichtern erst gar nicht auf. Somit sind weder Fachwissen noch Spezialausrüstungen für solche hohen Spannungen erforderlich. Generatoranschlusskästen, DC-Freischalter oder zusätzliche Wartungsmaßnahmen fallen weg.

Monitoring auf Modulebene
Weniger Aufwand hat der Solarteur auch dann, wenn die Arbeiten auf dem Dach abgeschlossen sind und die Anlage beim Kunden erfolgreich installiert ist. Mit einem entsprechenden Monitoringsystem lässt sich die Anlage auf Modulebene überwachen. Die granulierte Aufschlüsselung der Leistungsdaten erleichtert den Installateuren die Wartung der PV-Anlage und erlaubt u.a. die genaue Lokalisierung einer Störung ohne langes suchen. Bei webbasierten Systemen können Installateure die PV-Anlagen ihrer Kunden sogar vom Büro aus überwachen und den Fehler beheben, bevor der Hauseigentümer darauf aufmerksam wird. Die aktive Überwachung in Echtzeit erlaubt es den Installateuren also nicht nur ihre eigenen Ressourcen effizienter einzusetzen. Sie haben auch die Möglichkeit, ihren Kunden einen neuen Service anzubieten.
Mit dem Überwachungssystem behält auch der Hausbesitzer den Energieertrag jedes einzelnen Solarmoduls sowie die Gesamtleistung seiner Anlage selbst im Auge. Der Clou an webbasierten Systemen: Die Leistungsdaten können jederzeit und überall, beispielsweise über eine Applikation, auf einem Mobiltelefon abgerufen werden.
Das Monitoringsystem kann schließlich auch zum Schutz der PV-Anlage eingesetzt werden. Im Fokus der Hersteller ist aktuell ein Diebstahlschutz für künftige Generationen von Modulwechselrichtern. Realisiert werden kann dies beispielsweise über eine Widerstandsmessung, die via E-Mail oder SMS Alarm schlägt, sobald ein Wechselrichter von seinem Modul getrennt wird.

Mehr Sicherheit auf dem Dach
Der Einsatz von Modulwechselrichtern sorgt für mehr Sicherheit auf Dächern – bei der Installation von Solaranlagen und im Betrieb. Sie reduzieren das Brandrisiko und erhöhen die Sicherheit für die Feuerwehr im Löschfall. Denn im Gegensatz zu Systemen mit Strangwechselrichtern findet bei der Verwendung von Modulwechselrichtern die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom an jedem Solarmodul statt. Abhängig vom Modul liegen auf dem Dach Leerlaufspannungen von circa 50 V an. Diese Spannungen befinden sich im Bereich der Kleinspannung. Von ihnen geht keine Kurzschluss- oder Lichtbogengefahr aus, sie sind für den Installateur ungefährlich – und damit auch für die Feuerwehr. Die Technologie schaltet automatisch ab, wenn die Temperatur im Modulwechselrichter zu hoch ist (thermische Abschaltung) oder kein Netzanschluss besteht. Die maximale Spannung auf dem Dach wird dann nur noch durch die Modulspannung bestimmt, die wiederum keine Gefahr für den Feuerwehrmann darstellt.
Der Einsatz von Modulwechselrichtern bedeutet folglich mehr Sicherheit für Monteure, Wartungspersonal und Feuerwehr sowie mehr Schutz für Sachwerte und besseres Risikomanagement.

Autor: Bernd Kohlstruck ist Geschäftsführer der Enecsys Europe GmbH, 61348 Bad Homburg, Tel. 06172 8552430, Fax 06172 8552440, info@enecsys.com, www.enecsys.com

Bilder: Enecsys