Hintergrund: Wie der Ersatzstrombetrieb funktioniert
Wer im Stromausfall das gesamte Haus weiterversorgen möchte, braucht eine Umschalteinrichtung (Transferschalter). Diese gibt es in zwei Varianten: manuell, wo man bei Netzausfall im Keller händisch umlegt, und automatisch, wo die Einrichtung den Netzausfall selbst erkennt und binnen weniger Sekunden umschaltet.
SMA löst das über zwei separate Ausgänge am Wechselrichter:
- AC-GRID – der netzgekoppelte Ausgang. Hierüber wird überschüssiger Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist, und über ihn bezieht der Wechselrichter auch die Netzfrequenz.
- AC-BACKUP – der Ersatzstrom-Ausgang. Erkennt der Wechselrichter einen Netzausfall, baut er auf diesem Ausgang ein eigenes Drehfeld auf: bis zu 3.500 W je Phase (je nach Typ), mit selbst generierten 50 Hz – also ein eigenständiges Inselnetz. Koppelt man den AC-BACKUP-Ausgang mit der Hausverteilung, lassen sich damit theoretisch alle Verbraucher versorgen.
Dabei gilt die Leistungsgrenze zu beachten: Der größte Tripower liefert 10 kW. Drei Herdplatten, Wasserkocher und Kaffeemaschine gleichzeitig führen zur Überlastung und damit zur Abschaltung.
Problemstellung
Beim Aufbau sowohl manueller als auch automatischer Umschalteinrichtungen trat ein reproduzierbares Phänomen auf: Der Wechselrichter hält das Drehfeld im Ersatzstrombetrieb nicht stabil.
Simuliert man den Stromausfall – etwa durch Ausschalten des Hauptschalters im Verteilerkasten, der alle drei Phasen und den Neutralleiter vom Netz trennt – schaltet der Wechselrichter zunächst korrekt um. Bei bestimmten Software- bzw. Versionskonstellationen bricht das Drehfeld jedoch nach rund 90 Sekunden zusammen, und der Wechselrichter schaltet ab.
Woran man das Problem erkennt
- Der Ersatzstrombetrieb startet korrekt, fällt aber nach etwa 90 Sekunden aus.
- In den Logdateien des Wechselrichters ist kein Fehler erkennbar – das erschwert die Diagnose erheblich.
- Messtechnisch lässt sich feststellen, dass über den AC-GRID-Ausgang trotz simuliertem Netzausfall noch eine Restspannung anliegt.
- Die Spannung auf den drei Phasen ist instabil. Sinkt sie unter 222 V, schaltet der Wechselrichter ab, weil die Netzparameter aus seiner Sicht nicht mehr eingehalten sind.
Ursachenvermutung
Laut Schaltbild des SMA Tripower Hybrid besitzt der Wechselrichter ein integriertes Überbrückungsschütz, das AC-GRID und AC-BACKUP voneinander trennen soll. Die – noch nicht abschließend bestätigte – Vermutung: Diese interne Trennung erfolgt nicht sauber. Dadurch koppelt eine Restspannung aus dem AC-GRID-Pfad ein, der Wechselrichter erkennt einen unklaren Betriebszustand und schaltet ab.
Bestätigt wird das durch einen Gegentest: Trennt man den AC-GRID-Stecker physisch hart vom Wechselrichter, bleibt das Drehfeld vollkommen stabil – über mehrere Minuten und Stunden hinweg problemlos.
Lösung: Vierpoliges Schütz vor dem AC-GRID-Ausgang
Da das harte Ziehen des Steckers keine alltagstaugliche Lösung ist, wird der Effekt automatisiert nachgebildet:
- Vierpoliges Schütz vor den AC-GRID-Ausgang setzen, das alle drei Phasen und den Neutralleiter trennt.
- Den Schaltimpuls des Schützes über den Klemmstein hinter der Hauptstromversorgung anbinden.
| Zustand | Schütz | Ergebnis |
|---|---|---|
| Netzstrom vorhanden | geschlossen | AC-GRID mit dem Wechselrichter verbunden |
| Stromausfall | öffnet sofort | entspricht dem harten Trennen des Steckers |
Bei der Auslegung des Schützes ist darauf zu achten, dass es die maximal fließenden Ströme schalten kann und das Netz sauber trennt.
Ergebnis
Mit dem zusätzlichen Schütz bleibt der AC-BACKUP-Betrieb stabil. Das Haus lässt sich – im Rahmen der Leistungsgrenzen des Wechselrichters – über mehrere Tage bis Wochen zuverlässig über den AC-BACKUP-Ausgang versorgen.