Was ist ein Grid-Tie-Wechselrichter?

Ein Grid-Tie-Wechselrichter ist eine Art Wechselrichter, der Gleichstrom (DC), normalerweise von Sonnenkollektoren oder Windkraftanlagen, aufnimmt und in Wechselstrom (AC) umwandelt. Was einen netzgekoppelten Wechselrichter von anderen Arten von Wechselrichtern unterscheidet, besteht darin, dass er in das Stromnetz eingebunden ist, sodass überschüssiger Wechselstrom zurück in das Netz geleitet und an das Energieversorgungsunternehmen verkauft werden kann. Er wird auch als netzinteraktiver Wechselrichter oder Asynchron-Wechselrichter bezeichnet.

Damit der Netzwechselrichter Strom in das Stromnetz zurückspeisen kann, muss er die gleiche elektrische Frequenz haben. Diese Frequenz beträgt typischerweise 50 oder 60 Zyklen pro Sekunde, auch bekannt als Hertz. Der Netzwechselrichter muss außerdem einen Oszillator verwenden, um sicherzustellen, dass er keine höhere Spannung erzeugt, als das Stromnetz zulässt; die Spannung muss jedoch etwas höher sein als das, was das Netz ausgibt. Ein moderner Grid-Tie-Wechselrichter verwendet integrierte Schaltkreise, um seine Ausgangsspannung dynamisch an die des Stromnetzes anzupassen.

Viele Länder erlauben Personen mit elektrischen Systemen, die einen netzgekoppelten Wechselrichter verwenden, ihre überschüssige Energie an das Energieversorgungsunternehmen zurück zu verkaufen, obwohl nicht alle Versorgungsunternehmen dazu verpflichtet sind, dies zu gestatten. In den meisten Fällen wird ein sogenanntes Net-Metering-System verwendet, bei dem die Person mit überschüssiger Energie die Nettostrommenge, die ins Netz zurückgespeist wird, direkt vergütet. Wenn der Strom vom Gebäude zurück ins Netz fließt, dreht sich der Stromzähler rückwärts. Für jede Kilowattstunde, die in das Stromnetz zurückgespeist wird, kann gemäß einem Vertrag zwischen dem Energieerzeuger und dem Energieversorgungsunternehmen ein Einspeisetarif verwendet werden, um den Energieerzeuger zu vergüten. Der National Electric Code (NEC) regelt den Bau und die Verwendung von netzgebundenen Wechselrichtern in den Vereinigten Staaten.

Ein moderner Netzwechselrichter kann einen Hochfrequenztransformator verwenden, um den Strom umzuwandeln. Dieser Transformatortyp durchläuft mehrere Schritte, um den Gleichstrom in hochfrequenten Wechselstrom, wieder in Gleichstrom und dann wieder in Wechselstrom bei der gewünschten Ausgangsspannung umzuwandeln. Dieses Design erfordert eine Computersteuerung über den Umwandlungsprozess, führt jedoch zu weniger Leistungsverlust.

Einige netzgebundene Wechselrichter verwenden überhaupt keinen Transformator, was ihr Gewicht erheblich reduziert und ihren Wirkungsgrad erhöht. Dieses Design funktioniert jedoch nicht gut mit einem Wechselrichter, der eine negative Masse hat. Netzwechselrichter ohne Transformator sind in Europa am weitesten verbreitet, da der NEC bis 2005 eine negative Masse für Netzwechselrichter forderte.