3.2 PV-Module und Wechselrichter auslegen
Die Planung geht weiter
Im nächsten Schritt plant Herr Wagner die Auslegung der PV-Module und des Wechselrichters.
Die Auslegung für PV-Module und Wechselrichter führt der Anlageninstallateur in der Regel ebenfalls mittels spezieller Software durch. Ein typischer Ablauf zur Auslegung von PV-Modulen und Wechselrichter mittels Software beinhaltet folgende Schritte:
Geeigneten Wechselrichter berechnen
Anzahl und Größe der Gleichstromleitungen festlegen (Anzahl der Module in einem String)
Gleichstrom- und Wechselstromleitungen dimensionieren
Wechselstromleitung zwischen Wechselrichter und Unterverteilung bzw. Zählerschrank dimensionieren
Ermittlung des Eigenverbrauchs und Betrachtung der Wirtschaftlichkeit
Diese Schritte werden im Folgenden näher beschrieben.
1. Geeigneten Wechselrichter berechnen
Die Auslegung richtet sich nach der derzeit gültigen VDE-AR-N-4105 Norm (Stand 01/2019).
Folgende Eingabedaten sind dabei unter anderem erforderlich:
- projektspezifische Daten wie beispielsweise Standort sowie jährlicher Stromverbrauch des Kunden nebst zugehörigem Lastprofil. Bei der Auswahl des Standortes für den Wechselrichter muss der Anlageninstallateur einige Nahtstellen zu anderen Gewerken beachten. Welche genau, erfahren Sie in nachfolgender Nahtstelle.
- Dachparameter wie beispielsweise Dachausausrichtung und Dachneigung.
- PV-Generatordaten wie beispielsweise Typ und Anzahl der gewählten PV-Module.
Standort Wechselrichter und Speicher abstimmen
Wenn ein geeigneter Wechselrichter berechnet wurde, muss der Anlageninstallateur den Standort des Wechselrichters in der weiteren Planung meist noch mit einem für die Hauselektrik zuständigen Elektriker abstimmen. Außerdem sollten hierbei ebenfalls Kundenwünsche berücksichtigt werden.
2. Anzahl und Größe der Gleichstromleitungen festlegen (Anzahl der Module in einem String)
Wenn die PV-Anlage mit einem Gleichstrom-gekoppelten Speicher kombiniert werden soll, muss zusätzlich die Auslegung des Speichers berücksichtigt werden. Gegebenenfalls kann es notwendig werden, die Anzahl der Module, die auf den Speicher geschaltet werden anzupassen. Dies ist dann der Fall, wenn die bisher ausgelegte Systemspannung die Gleichstromspannung übersteigt, welche der ausgewählte Speicher verarbeiten kann.
Hinweis
Hierbei ist zu beachten, dass eine Systemspannung von maximal 1.000 V nicht überschritten werden darf. Eine höhere Spannung kann zu einer Beschädigung oder Zerstörung einzelner Komponenten führen. Zumindest erlischt die Gewährleistung der Hersteller von Modulen, Wechselrichtern und auch Stecker und Kabel, wenn eine Systemspannung von 1.000 V auf der Gleichstromleitung überschritten wird.
3. Gleichstrom- und Wechselstromleitungen dimensionieren
Für die Leitungsdimensionierung vermisst der Anlageninstallateur zunächst vor Ort die Gleichstrom-Kabellängen der zu verlegenden Strings. Mit dieser kann die Software die relative Verlustleistung ermitteln. Ist die Verlustleistung unterhalb von 1 Prozent, kann der bisher gewählte Kabelquerschnitt beibehalten werden (vgl. Kapitel 2.4). Andernfalls sollte der Kabelquerschnitt vergrößert werden. Mit welchen Gewerken sich der Anlageninstallateur bei der Verlegung von Leitungen abstimmen sollte, erfahren Sie in folgender Nahtstelle.
Leitungswege und Kabelverlegung abstimmen
Die Gleichstrom-Kabel und das Potenzialausgleichskabel der Photovoltaik-Anlage können bei der Montage auf verschiedenen Wegen verlegt werden. Diese Möglichkeiten sollte der Anlageninstallateur bei der Planung der Anlage mit dem Kunden besprechen. Dabei muss er auch eine potenzielle Installation thermischer Solarkollektoren berücksichtigen und mit dem Heizungsbau abstimmen.
4. Wechselstromleitung zwischen Wechselrichter und Unterverteilung bzw. Zählerschrank dimensionieren
Für die Dimensionierung der Wechselstromleitung vermisst der Anlageninstallateur ebenfalls zunächst vor Ort die Kabellänge zwischen Wechselrichter und Unterverteilung bzw. Zählerschrank. Mit dieser kann die Software den optimalen Kabelquerschnitt berechnen. Der Kabelquerschnitt hat dabei nicht nur Auswirkungen auf die Verlustleistung, sondern auch auf die Erwärmung des Kabels. Je größer der Kabeldurchmesser, umso geringer erwärmt sich das Kabel.
5. Ermittlung des Eigenverbrauchs und Betrachtung der Wirtschaftlichkeit
Zusätzlich bieten Softwareprogramme in der Regel die Möglichkeit den Eigenverbrauch zu ermitteln, das Energiemanagement bzw. Anlagenmonitoring auszuwählen sowie eine Wirtschaftlichkeitsbetrachtung vorzunehmen. Mehr zur Wirtschaftlichkeitsbetrachtung einer PV-Anlage erfahren Sie in Kapitel 2.4.
Herr Wagner macht sich an die Auslegung…
Herr Wagner führt die einzelnen Schritte gewissenhaft durch. Folgendes behält er dabei im Hinterkopf: „Der gewählte Speicher kann lediglich Gleichstromspannungen von maximal 900 V verarbeiten. Das darf ich bei der Festlegung der Anzahl der Module, die auf den Speicher geschaltet werden, auf keinen Fall vergessen. Am besten führe ich parallel gleich die Software für die Speicherauslegung aus.“
Zum Glück hat Herr Wagner bereits bei einem Beratungsgespräch vor Ort die relevanten Kabellängen vermessen. Diese benötigt er nun für die Dimensionierung verschiedener Leitungen. Er stellt fest, dass er den bisher gewählten Leitungsquerschnitt von 4 mm2 der Gleich- und Wechselstromleitungen beibehalten kann. Die mit diesem Querschnitt berechnete Verlustleistung liegt dabei in einem tolerierbaren Bereich.
Bei der Dimensionierung der Wechselstromleitung zwischen Wechselrichter und Zählerschrank ermittelt die Software bei einem Aderquerschnitt von 1,5 mm2 eine relative Verlustleistung von 1%. Herr Wagner entscheidet sich dennoch den Aderquerschnitt auf 2,5 mm2 zu erhöhen um eine unnötige Erwärmung des Kabels zu vermeiden.