Genau wie auch die Größe der PV Anlage bestimmt werden muss, muss auch die Größe des Wechselrichters ausgewählt werden. Grundsätzlich gilt, dass der Gleichstrom, der durch die PV Module erzeugt wird, ohne Berücksichtigung der Umwandlungsverluste 1 zu 1 vom Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt wird. Das passiert aber nur wenn der Wechselrichter das auch zulässt. Die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters begrenzt auch die Gesamtleistung des Systems. Das bedeutet auch wenn die PV Anlage größer ist als der Wechselrichter, kann trotzdem nur die maximale Ausgangsleistung des Wechselrichters produziert werden. Dennoch legt man den PV Generator gerne etwas größer aus als den Wechselrichter. Das hat verschiedene Gründe. Sehen wir uns diese mal genauer an.
Die Ausrichtung der Module
Die Ausrichtung der PV Module entscheiden am Ende auch darüber wieviel Leistung tatsächlich erzeugt werden kann. Die besten Einstrahlungswerte gibt es bei einer Südausrichtung. Bei voller Einstrahlung rund um die Mittagszeit werden die PV Module dann auch annähernd die maximale Leistung erzeugen können. Ein 1:1 Verhältnis zwischen PV Generator macht dann also durchaus Sinn. Aber im Winter oder an Tagen mit schlechteren Bedingungen sieht das ganze schon wieder anders aus. Die PV Module können dann kaum die maximale Leistung erzeugen. Eine Überdimensionierung der PV Module würde hier also Sinn machen. Wenn man nun rein das Ausrichtungsthema sieht, empfiehlt sich bei reiner Süd-Ausrichtung also eine 1:1 Auslegung oder eine leicht Überdimensionierung des PV Generators.
Etwas anders sieht das ganze aber bei einer Ost-West Ausrichtung aus. Weder Morgens, Mittags, noch Abends kann die maximale Nennleistung aller PV Module erzeugt werden. Am Morgen bei voller Einstrahlung laufen die Module nach Osten vielleicht mit der maximalen Leistung. Die nach Westen ausgerichteten Module aber definitiv nicht. Mittags werden die Module aufgrund der Ost-West Ausrichtung ebenfalls nicht die maximale Leistung produzieren können. Ähnlich sieht es Abends aus. Die Module im Westen haben die optimale Ausrichtung und können vielleicht die maximale Leistung erzeugen. Die Module im Osten aber definitiv nicht. Eine Ost-West Ausrichtung erzeugt also in der Regel weniger Energie als eine nach Süden ausgerichtete Anlage. Dennoch wird sie immer mehr bevorzugt weil der Strom meist zu jenen Zeiten erzeugt wird, in denen er auch direkt verbraucht wird. Das erhöht die Eigenverbrauchsquote und senkt die Stromkosten weil weniger Strom bezogen werden muss. Jedenfalls erzeugt eine Ost-West Anlagen aber zu keinem Zeitpunkt die volle Nennleistung. Nicht im Sommer und noch weniger im Winter. Das führt dazu, dass hier der die Leistung der PV Module wieder größer ausgelegt werden kann als die Nennleistung des Wechselrichter. Hier empfiehlt sich sogar eine Überdimensionierung bis zu 150%. Bei einer 12-15kW Anlage mit Ost-West Ausrichtung kann also durchaus auch ein 10kW Wechselrichter eingesetzt werden.
Kosten/Nutzen
Mit der Wahl des kleineren Wechselrichters spart man sich natürlich auch Kosten. Man sollte dann aber schon auch Kostenersparnisse und Nutzen abwägen. Wenn der Wechselrichter so klein ausgelegt ist, dass es dadurch ständig zu Leistungsbegrenzungen kommt, wäre ein größerer Wechselrichter doch sinnvoller. Doch wann spricht man von ständigen Leistungsbegrenzungen Wenn es im Sommer nur an ein paar vereinzelten Tagen dazu kommt, dass der Wechselrichter auf seine maximale Ausgangsleistung limitieren muss obwohl noch mehr von den PV Modulen kommen könnte, dann ist das meist kein großes Problem. Diese kleine Menge verlorener Leistung würde kaum einen großen Unterschied machen. Bedenklich wird es aber dann wenn sehr viel Leistung an mehreren Tagen für mehrere Stunden begrenzt werden muss. Das ganze lässt sich auch sehr gut an der Ertragskurve feststellen. Wenn es oben einen langen Strich gibt, ist das ein Zeichen dass noch einiges an Leistung erzeugt werden könnte.
Je länger die Limitierung anhält, desto mehr Leistung geht verloren. Und je mehr verlorene Leistung, umso weniger rentieren sich natürlich dann auch die Kostenersparnisse eines kleineren Wechselrichters. Am Ende möchte man das natürlich vermeiden. Auch wenn man bedenkt, dass die Kosten der Wechselrichter in den letzten Jahren gesunken sind und zwischen den Leistungsklassen nicht mehr der enorme Unterschied liegt.
Bei einer reinen Süd-Ausrichtung ist man aber jedenfalls bestimmt gut beraten mit einem Verhältnis von 100-120%. Bei einer Ost-West Ausrichtung geht es dann schon in Richtung 120-150%.
Je weniger Ausgangsleistung im Verhältnis zur Nennleistung der Module erwartet wird, desto größer ist in der Regel die Überdimensionierung. Die Hauptgründe dafür sind also auf jeden Fall PV Anlagen mit unterschiedlichen Ausrichtungen. Es gibt aber noch weitere Faktoren, die eine Überdimensionierung der Modulleistung vorteilhaft macht.
Dimensionierung & Wirkungsgrad
Wechselrichter weisen unter höheren Eingangsspannungen und unter Vollast die besten Wirkungsgradwerte auf. Schauen wir uns das ganze anhand einer Wirkungsgradkurve eines Strangwechselrichters an.
Wir sehen alle drei Kurven erreichen erst mit zunehmender normierten Ausgangsleistung ihr Maximum. Zwar ist ab einer normierten Ausgangsleistung von 0,3 kein großer Unterschied mehr zur Vollast was den Wirkungsgrad angeht. Dennoch kann man sagen, dass der Wechselrechter unter Vollast besser läuft als unter Teillast. Stark unterdimensionierte PV Generatoren neigen mehr dazu unter sehr niedriger Last zu laufen als etwas überdimensionierte PV Generatoren. Auch was den Wirkungsgrad angeht steigt man mit einer entsprechenden Überdimensionierung oft etwas besser aus.
Wie wir sehen gibt es also so manche Faktoren, die Einfluss auf das optimale Verhältnis haben. Es gibt aber auch Gründe weshalb es Sinn machen kann den Wechselrichter und nicht den PV Generator größer auszulegen. Nämlich dann wenn zum Beispiel noch geplant ist, dass die PV Anlage später mal um weitere Module erweitert wird. Dann hat der Wechselrichter bereits die richtige Größe und muss später nicht mehr durch einen größeren ersetzt werden.