Der einfachste Weg, den falschen Wechselrichter zu wählen, besteht darin, on-grid, off-grid und hybrid als drei Stufen desselben Produkts zu behandeln. Sinnvoller ist es, sie als Antworten auf eine grundlegendere Frage zu verstehen: Welche Rolle soll das öffentliche Netz spielen? Ein System, das mit einem zuverlässigen Netz verbunden ist, kann dieses Netz sowohl als elektrische Referenz als auch als Energiequelle nutzen, wenn lokale Erzeugung nicht ausreicht. Ein System, das bei einem Ausfall weiterhin Lasten versorgen soll, muss nach dem Wegfall des Netzes eine lokale Versorgung aufrechterhalten. Ein Standort ohne Netzanschluss muss seine eigene lokale Versorgung als normalen Betrieb sicherstellen. Das sind unterschiedliche Betriebsaufgaben, und die Wechselrichterkategorie sollte der Aufgabe folgen, nicht dem Etikett.Im einfachen Wohngebäude-Fall arbeitet ein on-grid Wechselrichter normalerweise, wenn das Netz vorhanden ist. Das U.S. Department of Energy beschreibt klassische netzfolgende Wechselrichter so, dass sie ein externes Netzsignal als Referenz für die von ihnen erzeugte AC-Wellenform verwenden. Im Normalbetrieb kann Dachsolarstrom den lokalen Bedarf decken, während das Haus mit dem Netz verbunden bleibt, um Erzeugung und Last auszugleichen, wenn die Solarproduktion nicht ausreicht. Wenn die Erzeugung den lokalen Verbrauch übersteigt, kann der Überschuss ins Netz eingespeist werden. (energy.gov) Ob diese exportierte Energie vergütet oder als Rechnungsgutschrift angerechnet wird, hängt von den Regeln und Praktiken des lokalen Versorgers und des Bundesstaats ab. (energy.gov) Haushaltswechselrichter können begrenzte Spannungs- oder Frequenzstörungen durchfahren, trennen sich jedoch, wenn die Netzbedingungen weit genug außerhalb ihres zulässigen Bereichs liegen. Deshalb garantieren Solarmodule, die mittags Strom erzeugen, allein noch keine nutzbare Elektrizität während eines Blackouts. (energy.gov)
Backup verändert die Betriebsaufgabe
Kommt die Anforderung hinzu, dass Kühlschrank, Licht, Internetverbindung oder andere wesentliche Lasten während eines Netzausfalls weiterlaufen müssen, verändert sich das Auswahlproblem. Der Standort ist die meiste Zeit weiterhin netzgekoppelt, doch das Wechselrichtersystem muss nun einen zweiten Zustand unterstützen. Bei verfügbarem Netz arbeitet es parallel zum Netz. Ist das Netz nicht verfügbar, muss der abgesicherte Teil der Installation als beabsichtigte Insel betrieben werden, getrennt vom ausgefallenen Netz und versorgt aus lokalen Ressourcen. Das DOE beschreibt private Solar-plus-Speicher-Systeme, die den Verlust der Netzversorgung erkennen, in den Inselbetrieb wechseln und sich nach Rückkehr der Netzversorgung wieder verbinden. (energy.gov)
Im Wohngebäude-Solarbereich kommen hier häufig Hybridwechselrichter ins Gespräch, weil sie Batteriebetrieb mit netzgekoppeltem Betrieb und in manchen Ausführungen auch Backup integrieren können. Das Wort hybrid sagt aber noch nicht, was das Gebäude während eines Blackouts tatsächlich erlebt. Ein Produkt stellt möglicherweise nur einen dedizierten Backup-Ausgang bereit, während ein anderes einen deutlich breiteren abgesicherten Stromkreis unterstützt. Fronius liefert ein konkretes Beispiel innerhalb einer Wechselrichterfamilie: PV Point versorgt ausgewählte einphasige Lasten, während die Full Backup Lösung für den gesamten Haushalt vorgesehen ist und einen Hybridwechselrichter, eine Batterie und Backup-Umschalteinrichtungen nutzt. Die nützliche Lehre ist nicht die Markendifferenz. Sie lautet, dass Backup-Fähigkeit zum konfigurierten System gehört, nicht allein zum Wort hybrid. (fronius.com)
Damit ist die Lastanforderung hilfreicher als das Produktetikett. Einen Kühlschrank, einige Leuchten und Kommunikation am Leben zu halten, ist eine andere Aufgabe, als Pumpen, Kochgeräte, Klimaanlage oder die meisten Haushaltsstromkreise verfügbar zu halten. Diese Erwartungen beeinflussen, wie viel Leistung im Backup-Modus verfügbar sein muss und welche Lasten auf die abgesicherte Seite gelegt werden. Die Batterieenergie bestimmt dann, wie lange diese Versorgung fortgeführt werden kann. In dieser Phase muss der Käufer noch keine Umschalthardware auslegen oder Batterieprotokolle durcharbeiten; das sind spätere Prüfungen. Die erste Entscheidung ist, ob das Wechselrichtersystem in den Betriebsmodus wechseln kann, den der Standort tatsächlich benötigt.
Off-grid ist Normalbetrieb ohne Versorgernetz
Ein off-grid Standort beginnt mit einer anderen Voraussetzung: Es gibt kein Netz, zu dem man zurückkehren kann. Ein batteriegestütztes off-grid System kann daher nicht annehmen, dass das Versorgernetz die lokale AC-Referenz bereitstellt; etwas im System muss dieses lokale Netz im Alltagsbetrieb aufbauen und aufrechterhalten. SMA Sunny Island ist ein Beispiel: Sein Batteriewechselrichter bildet das Inselnetz als Spannungsquelle und regelt das Gleichgewicht zwischen zugeführter und verbrauchter Energie. PV kann in dieses lokale Netz einspeisen, die Batterie kann Energie aufnehmen oder liefern, und ein Generator kann als weitere Quelle ergänzt werden. (manuals.sma.de)
Das Fehlen eines Versorgernetzes verändert die Konsequenz jedes Energieengpasses. In einem normalen netzgekoppelten Haus kann eine Wolkenphase oder ein plötzlicher Nachfrageanstieg oft durch den Import zusätzlicher Elektrizität gedeckt werden. In einem off-grid System muss der Engpass durch lokale Erzeugung, gespeicherte Energie, eine weitere lokale Quelle wie einen Generator oder durch Reduzierung der Nachfrage ausgeglichen werden. Ein off-grid Design muss daher zwei Probleme lösen, die ein normales netzgekoppeltes Haus an das Versorgernetz zurückgeben kann: die Aufrechterhaltung der lokalen elektrischen Versorgung und den Energieausgleich über die Zeit. Eine Batterie zu einem konventionellen on-grid Wechselrichter hinzuzufügen, löst für sich genommen keines von beiden.
Die Kategorieentscheidung kann nun getroffen werden, ohne die drei Begriffe in eine Rangfolge von Funktionen zu verwandeln. Wenn das Netz verfügbar ist und ein Stromausfall während eines Ausfalls akzeptabel ist, kann ein konventionelles on-grid System die Betriebsanforderung erfüllen. Wenn das Netz Teil des Normalbetriebs ist, einige Lasten aber weiterlaufen müssen, wenn es ausfällt, braucht das System verifizierte Backup- oder Inselbetriebsfähigkeit; ein Hybridwechselrichter ist ein häufiger Weg, doch sein tatsächlicher Backup-Modus muss zur Lastanforderung passen. Wenn im Normalbetrieb kein Netz verfügbar ist, benötigt der Standort eine off-grid Architektur, die die lokale Versorgung aufrechterhalten kann.
Erst danach werden Details wie Umschalteinrichtungen, Batteriekompatibilität und Kopplungsarchitektur zu sinnvollen Filtern zwischen konkreten Produkten. Wer mit diesen Spezifikationen zu früh beginnt, lässt sehr unterschiedliche Systeme vergleichbar aussehen, weil ihre Broschüren dieselben Wörter verwenden. Beginnen Sie stattdessen mit drei Betriebsbedingungen: was der Wechselrichter tun muss, während das Netz vorhanden ist, was er tun muss, wenn das Netz nicht verfügbar ist, und ob der Standort überhaupt ein Netz hat, auf das er sich stützen kann. Diese Antwort grenzt den Wechselrichtertyp ein, bevor der Produktvergleich beginnt.
