Der Betrieb des Wechselrichters unter extremen Bedingungen: Was muss der Installateur wissen?

Der Wechselrichter ist ein Schlüsselelement von Photovoltaikanlagen und wandelt als Herzstück des Systems den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Aber wie funktioniert das alles unter extremen Bedingungen? Diese Frage ist besonders wichtig für Installateure, die genau wissen müssen, was ein Wechselrichter bei extremen Temperaturen, hoher Luftfeuchtigkeit, staubiger Umgebung oder anderen extremen Einflüssen leisten kann.

In diesem Artikel zeigen wir Ihnen, welche Faktoren zu den extremen Bedingungen zählen, wie sie sich auf die Funktion des Wechselrichters auswirken, welche technischen Herausforderungen bei der Planung und Wartung zu berücksichtigen sind und welche Normen oder Schutzfunktionen dem Installateur Sicherheit bieten. Abschließend teilen wir die Erfahrungen von SOLARKIT, praktische Tipps und bewährte Wechselrichterkonfigurationen für extreme Standorte.

Extreme Bedingungen und ihre Auswirkungen auf den Betrieb des Wechselrichters

Was gelten als extreme Bedingungen für Wechselrichter?

Zu den extremen Bedingungen zählen Umgebungstemperaturen, die über die vom Wechselrichterhersteller angegebenen Betriebstemperaturen hinausgehen, hohe Luftfeuchtigkeit, konzentrierte Staub- oder Salzluft, starke UV-Strahlung und Temperaturwechsel. Die Kombination aus hoher Luftfeuchtigkeit und Staub kann darüber hinaus zu Korrosion und Kurzschlüssen führen.

Einfluss von Temperatur, Staub und Luftfeuchtigkeit auf den Betrieb des Wechselrichters

Hohe Temperaturen führen zu einem Anstieg der inneren Reaktanz des Wechselrichters, was mit einem Effizienzverlust und Überhitzung einhergeht. Regelmäßige Temperaturschwankungen (Tag-Nacht-Temperaturunterschiede) verursachen Spannungen in den elektrischen Lötstellen, wodurch es zu vorzeitigen Ausfällen kommen kann. Staub kann sich als Schicht auf den Kühlrippen ablagern und die Wärmeabgabe verringern, was zu Überhitzung und Auslösen der Grenzschalter führt. Hohe Luftfeuchtigkeit kann außerdem Kondensation verursachen, was zu Korrosion und Isolationsproblemen führt.

Funktion von Solarwechselrichtern in extremen Umgebungen: technische Aspekte

Schattenwurf und Herausforderungen für den MPPT-Betrieb in schwierigen Umgebungen

Wenn der Wechselrichter nur einen MPPT verwendet und die Ausrichtung der Solarmodule nicht optimal ist, passt sich bei teilweiser Verschattung die Leistung der gesamten String an das schwächste Modul an – was zu erheblichen Effizienzverlusten führen kann. Die intelligenten String-Wechselrichter von Huawei, beispielsweise die SUN2000-Serie, verfügen über Dual-MPPT und mehrere DC-Eingänge, die auch in schattigen Umgebungen einen effizienten Betrieb gewährleisten. Der fortschrittliche Algorithmus des Herstellers kann den globalen Leistungsmaximumpunkt mit einer Effizienz von bis zu 99,839 % finden. Mit den Wechselrichtern von Huawei erhalten Sie diese fortschrittliche Funktion und können bei stärkerer Verschattung auch Optimierer pro Modul einsetzen, um die Leistung des Systems aufrechtzuerhalten.

Wartung und Diagnose von Wechselrichtern an extremen Standorten

In extremen Umgebungen – sei es in der Wüste, an feuchten Küsten oder in stark verschmutzten Industriegebieten – steigt der Wartungsaufwand für Wechselrichter erheblich. Staub, Ruß, salzhaltige Luft und Wasserdampf können die Wärmeabgabe der Kühlrippen beeinträchtigen und so zu Überhitzung und Leistungsminderung führen. Darüber hinaus kann Korrosion zu Schäden an elektrischen Anschlüssen und Leiterplatten führen, was Isolationsfehler und Sicherheitsprobleme zur Folge haben kann.

Bei der regelmäßigen Wartung muss der Installateur die Innentemperatur des Wechselrichters, die Funktion des Kühlsystems – sei es aktiv (mit Lüfter) oder passiv (mit Kühlrippen) – sowie den Isolationswiderstand überprüfen. Außerdem sind die Lüfter auf Geräusche und Verschmutzung sowie die Effizienz der Luftzirkulation zu überprüfen. Besonders wichtig ist die Überwachung der Funktion des Wärmeschutzes, da Überhitzung eine häufige Ursache für unerwartete Abschaltungen und Systemfehler ist. Moderne Wechselrichter bieten in der Regel auch eine Fernüberwachung, sodass diese Probleme frühzeitig erkannt und verhindert werden können.

Normen und Schutz: Was kann der Installateur vom Wechselrichter erwarten?

Bei Wechselrichtern, die für extreme Umgebungsbedingungen ausgelegt sind, ist eine Schutzart von mindestens IP65 oder IP66 unerlässlich, um das Gerät vor Schäden durch staubige, salzhaltige Luft oder Spritzwasser zu schützen. Die Hybrid-Wechselrichter SolaX X3‑ULTRA verfügen entsprechend über ein Gehäuse der Schutzart IP66.

Die Sicherheit wird zusätzlich durch den integrierten Überspannungsschutz (SPD) vom Typ II auf der AC- und DC-Seite erhöht, der den Normen IEC 62109 und IEC 61000 entspricht. Darüber hinaus ist die AFCI-Lichtbogen-Schutzfunktion als zusätzliche Sicherheitsebene erhältlich, die im Falle eines Lichtbogenfehlers sofort mit einer Trennung reagiert und so die Brandgefahr erheblich verringert.

Diese Funktionen des SolaX X3‑ULTRA – Schutzart IP66, integrierte SPD, optionale AFCI – garantieren gemeinsam Zuverlässigkeit und Langlebigkeit auch an salzhaltigen, feuchten, staubigen oder mit Chemikalien belasteten Installationsorten. Der Installateur ist dafür verantwortlich, das Vorhandensein dieser Funktionen im ausgewählten Wechselrichter zu überprüfen.

Reale Umgebungen – Wechselrichterlösungen für extremere Bereiche

In den vorangegangenen Abschnitten dieses Artikels haben wir ausführlich erläutert, wie extreme Umgebungsbedingungen – beispielsweise Staub, hohe Luftfeuchtigkeit oder starke Temperaturschwankungen – die Funktion und Zuverlässigkeit von Wechselrichtern beeinträchtigen können. Die Berücksichtigung dieser Faktoren ist besonders wichtig, wenn ein langfristiger, störungsfreier Betrieb des Systems angestrebt wird. In diesem Abschnitt stellen wir Wechselrichtertypen vor, die aufgrund ihrer Konstruktion und technischen Spezifikationen für den Einsatz in solchen anspruchsvollen Umgebungen geeignet sein können.

Empfohlene Wechselrichtertypen und Konfigurationen für extreme Standorte

Solax-Wechselrichter, beispielsweise die X3-ULTRA-Serie, bieten eine zuverlässige Lösung für Installationen in staub- und feuchtigkeitsbelasteten Umgebungen. Der Wechselrichter verfügt über einen internen Überdruck, der das Eindringen von Verunreinigungen und Feuchtigkeit in das Innere des Wechselrichters verhindert. Darüber hinaus garantiert die Schutzart IP66 die Sicherheit im Außenbereich auch bei erhöhter Verschmutzungsbelastung. Mehrere MPPT-Eingänge sowie der optionale AFCI-Lichtbogenfehlerstromschutz tragen zur Betriebssicherheit des Systems an Standorten bei, an denen Abschattungen oder Netzstörungen auftreten können.

Die Wechselrichter der SUN2000-MB0-Serie von Huawei beispielsweise sind mit ihrer Schutzart IP66 auch für Umgebungen mit hoher Luftfeuchtigkeit und salzhaltiger Luft geeignet. Bei der Konstruktion des Gehäuses wurde besonderes Augenmerk auf Wasser- und Staubdichtigkeit gelegt, sodass sie sich beispielsweise ideal für Installationen an der Küste oder in der Landwirtschaft eignen. Die Geräte arbeiten in einem Temperaturbereich von -25 bis +60 °C. Dank des integrierten Überspannungsschutzes sowie der intelligenten Fehlererkennungs- und Fernüberwachungsfunktionen ist die Wartung vorplanbar, wodurch Ausfallzeiten minimiert werden.

Die Inverter von Deye– beispielsweise die Serie SUN-SG04LP3 – haben sich unter extremen Bedingungen auf mehreren Kontinenten bewährt, insbesondere in Regionen, in denen nach der Hitze des Tages nachts ein starker Temperaturabfall eintritt. Diese Wechselrichter arbeiten zuverlässig bei Temperaturen zwischen -25 und +60 °C und sind dank Schutzart IP65 gegen Staub und Spritzwasser geschützt. Sie werden häufig in Südafrika und den inneren, trockenen Regionen Australiens eingesetzt, wo die sandige und windige Umgebung die mechanische und elektronische Widerstandsfähigkeit der Geräte besonders auf die Probe stellt. Durch die temperaturabhängige Lüftersteuerung schaltet der Wechselrichter nur dann auf aktive Kühlung um, wenn dies wirklich erforderlich ist – und erhöht so die Energieeffizienz des Geräts.

Zusammenfassung – Was ist bei Invertern in extremen Umgebungen zu beachten?

Der Wechselrichter ist eine der wichtigsten Komponenten des Systems und muss besonders beachtet werden, wenn die Installationsumgebung nicht ideal ist. Bei extremen Temperaturbedingungen, staubiger Industrieumgebung, hoher Luftfeuchtigkeit oder extremer Verschattung ist die Auswahl des Wechselrichters nicht nur eine technische, sondern auch eine Frage der Zuverlässigkeit. Wie in diesem Artikel gezeigt wurde, können diese Umgebungsfaktoren die Leistung, Lebensdauer und den sicheren Betrieb der Geräte erheblich beeinträchtigen.

Für die Auswahl des richtigen Geräts reichen die Nennleistung oder die Anzahl der MPPT allein nicht aus. Berücksichtigt werden müssen auch die IP-Schutzart des Geräts, die interne Temperaturregelung, Überspannungsschutzlösungen sowie spezielle Konstruktionsmerkmale wie ein überdruckgeschützter Innenraum oder eine speziell entwickelte Software zur Abschattungssteuerung. Hersteller wie SolaX, Huawei oder Deye haben bereits bewiesen, dass sie in der Lage sind, Wechselrichter zu entwickeln, die diesen Herausforderungen gerecht werden – auch in unterschiedlichen, sogar globalen Installationsumgebungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen: Die Vorbereitung auf extreme Bedingungen ist keine Option, sondern eine Notwendigkeit. Wer eine zuverlässige und langfristig stabile Photovoltaikanlage aufbauen möchte, muss bereits bei der Planung die Umgebungsbedingungen des Standorts berücksichtigen und den passenden Wechselrichtertyp auswählen. Dabei spielen erfahrene Fachentscheidungen eine entscheidende Rolle – die auch dieser Artikel unterstützen möchte.

Häufig gestellte Fragen zu Wechselrichtern, die unter extremen Bedingungen installiert sind (FAQ)

1. Welche Umweltfaktoren können für Wechselrichter als extrem angesehen werden?

Als extreme Umgebungsbedingungen gelten extreme Temperaturen (z. B. anhaltende Sommerhitze über +40 °C oder anhaltender Winterfrost), hohe Luftfeuchtigkeit, salzhaltige Luft (z. B. in Küstengebieten) sowie stark staubige, sandige Industrie- und Wüstengebiete. All diese Faktoren können die Funktion und Lebensdauer des Wechselrichters beeinträchtigen.

2. Welcher Schutzgrad ist für extreme Installationsumgebungen empfehlenswert?

Es wird ein Wechselrichter mit mindestens IP65- oder IP66-Schutzart empfohlen, da diese eine ausreichende Staub- und Wasserbeständigkeit gewährleisten. Darüber hinaus können Überspannungsschutz (SPD), eine interne Überdruckkonstruktion oder ein Lichtbogenfehlerstromschutz (AFCI) wichtige Aspekte sein.

3. Welche Wechselrichtertypen sollten für extreme Umgebungsbedingungen gewählt werden?

Es werden Wechselrichter mit hoher IP-Schutzart (z. B. IP66), zuverlässigem Überspannungsschutz und einem breiten Betriebstemperaturbereich empfohlen. Einige Typen sind mit speziellen Lösungen wie einem internen Überdruckschutz gegen Staub und Feuchtigkeit sowie fortschrittlichen Fernüberwachungs- und Fehlererkennungssystemen ausgestattet. Bei der Auswahl sollten immer die spezifischen Eigenschaften des Einsatzortes berücksichtigt und die technischen Eigenschaften des Wechselrichters daran angepasst werden.

4. Wann ist der Einsatz von Optimierern in extremen Umgebungen erforderlich?

Bei teilweiser Verschattung, ungewöhnlichen Dachformen oder stark wechselnder Sonneneinstrahlung empfiehlt sich der Einsatz von Optimierern, da diese eine Leistungsüberwachung pro Modul ermöglichen. Dies ist besonders nützlich, wenn der Wechselrichter nicht über eine fortschrittliche Verschattungsmanagement-Software verfügt.

5. Kann es in extremen Umgebungen zu einer Leistungsminderung des Wechselrichters kommen?

Ja, bei großer Hitze kann der Wechselrichter in den „Derating”-Modus wechseln, d. h. er reduziert seine Leistung, um eine Überhitzung zu vermeiden. Daher ist es wichtig, für eine ausreichende Wärmeableitung und gegebenenfalls für eine Beschattung zu sorgen und ein Modell zu wählen, das auch bei hohen Temperaturen einen stabilen Betrieb gewährleistet.