Bei Wechselrichtern gibt es Fehlerursachen, die häufiger auftreten: Überspannungen, unsachgemäßer Transport, thermische Ausdehnung und Kontraktion. Es sind vor allem die seltenen Fälle, die den Ingenieuren Kopfzerbrechen bereiten.
Fast ein Vierteljahrhundert ist Andreas Armbrust schon im Solargeschäft tätig, seit seinem Studium. Als Elektroniker mit Herzblut sind Leiterplatten, Kondensatoren und Spulen sein Metier.
Armbrust verantwortet die Fertigung und Entwicklung bei Solarinvert in Freiberg am Neckar, das Unternehmen ist auf PV-, Wind- und Batteriewechselrichter für kleine Systemspannungen spezialisiert. „Der seltsamste Fall einer angeblich defekten PV-Anlage mit 24 Wechselrichters liegt schon einige Jahre zurück“, erinnert er sich beim Gespräch in der kleinen Fabrik, die Solarinvert in Mössingen betreibt. „Das war eine Photovoltaikanlage mit 30 Kilowatt, auf den Dächern eines Bauernhofes. Die Anlage lief gut, bis auch der Nachbar Module auf sein Dach montierte. Meist im Frühjahr, etwa im April, gab es dann Probleme.“
Die Erde wurde hochohmig
Bei kalter Witterung und starker Sonneneinstrahlung schalteten sich die Wechselrichter aus unerklärlichen Gründen ab. „Irgendwann kamen wir dahinter, dass die früheren Aussiedlerhöfe keine Erdung hatten, dort gab es nur ein altes TT-Netz“, erzählt Armbrust weiter. „Ein Jahr lang suchten EVU und der Betreiber den Fehler. Dann wurde der hauseigene Experte vor Ort geschickt, und ihm wurde klar, dass die Erdung bei Trockenheit hochohmig wurde. Die Wechselrichter haben intern ein neues Drehstromnetz aufgebaut, sobald zu viel asymmetrischer Strom über die Nullung abfließen wollte. Dadurch entstanden hohe Überspannungen und ein floatender Nullleiter, der Strom kam nicht weg.“
In diesem Fall geriet die Fehlersuche zur Schnitzeljagd, packte den erfahrenen Ingenieur bei seiner Ehre. Die Ertüchtigung des Erdungssystems brachte am Ende die Lösung. Ein anderer Fall, bei dem die Fehler hingegen offensichtlich waren: Beim Kunden hingen die Wechselrichter in einem Erdloch unter der Veranda, zur Hälfte im Wasser. Der Umrichter als U-Boot: Die Steckverbinder waren komplett korrodiert, an der Trafofolie schlug sich Kondensat ab.
Freilich, das sind Anekdoten. „Normalerweise handelt es sich bei Defekten im Wechselrichter um Schäden durch Überspannungen“, berichtet Andreas Armbrust. „Schnell wechselnde Netzspannungen verursachen hohe Ströme, dadurch steigt die Belastung der Bauteile auf den Platinen. Das passiert z.B. beim Schalten großer Trafos, oder wenn sich Wärmepumpen abschalten. Dann können lokal schädliche Spannungsspitzen entstehen.“ Er schätzt, dass Fehler durch Überspannungen, unsachgemäßer Transport und thermische Ausdehnung die wichtigsten Schadensursachen bei Wechselrichtern sind.
Haarrisse und Austrocknung
Durch Temperaturschwankungen im Innern der Wechselrichter können nicht nur Kontakte auf der Platine, sondern auch ansonsten verschleißarme Keramikkondensatoren durch Haarrisse geschädigt werden, was sich mit der Zeit verstärkt. Das ist eine Form der Alterung. Auch unentdeckte Schäden beim Transport und dem Einbau der Geräte können sich dann irgendwann auswirken. „Deshalb tauschen wir bei reklamierten Wechselrichtern solche Bauteile routinemäßig aus“, erklärt der Experte. „Früher haben wir stundenlang nach solchen Fehlern gesucht, das machen wir heute nicht mehr. Mittlerweile wissen wir sehr genau, wo diese neuralgischen Punkte liegen.“
Elektrolytkondensatoren (Elkos) altern vor allem durch Austrocknung. Kleine Elkos trocknen unter Umständen schneller aus, denn je weniger Elektrolyt sie haben, desto wärmer werden sie im Betrieb. „Auch diese Bauteile tauschen wir vorsichtshalber aus“, meint Armbrust. „Große Elkos haben dieses Problem eher nicht und behalten ihre Kapazität deutlich länger.“ (HS)
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