Technische Detailbilder und Informationen zum Fronius Symo 3.0-3-S

Seit einigen Jahren haben wir einen Fronius Symo Einspeisewechselrichter, welcher bei uns sehr gute Dienste leistet. Da ich ein leidenschaftlicher Techniker, Bastler und Forscher bin, habe ich im Internet nach weiteren Informationen gesucht. Gar nicht so einfach, da ranzukommen, wenn es um technische Detailinformationen geht. Es ist wenig zu finden. Darum habe ich mir die Infos selbst beschafft, und veröffentliche sie hier.


Die meisten Menschen interessieren sich nicht dafür, warum ein Auto funktioniert. Es soll einfach funktionieren. Genauso beim Einspeisewechselrichter, oder auch PV Wechselrichter. Der soll zuverlässig funktionieren – und Einspeisevergütung einspielen. Denn es geht ja den meisten Menschen – hoffe das so knallhart schreiben zu dürfen – nur um das Geld. Und nicht um die gute Sache. Nicht um die Umwelt. Denn wer bitte baut sich eine PV Anlage, wenn er keine Einspeisevergütung bekommt? Früher niemand. Heute kaum jemand!

Aber wenn man mehr wissen möchte, ist es gar nicht so einfach, an Detailinformationen ranzukommen. Bis heute (04-2022) ist es mir nicht gelungen, im Internet zum Beispiel Schaltbilder, oder auch nur Blockschaltbilder, nicht mal eine Innenansicht der Platinen des Fronius Symo Wechselrichters zu bekommen. Es wird also viel geheim gehalten. Wir wollen hier mal etwas lüften 🙂

So hängt er bei uns in der Technikgarage an der Wand, seit 2013. Das ist nur ein kleiner Teil unserer aktuellen Technik. Wir haben auch einen 3 phasigen 20kVA Inselwechselrichter, der aber offiziell auch am öffentlichen Stromnetz angekoppelt werden darf (keine Unterbrechung, egal in welche Umschaltrichtung). Natürlich ist da auch ein HV (HochVolt) Akku angekoppelt. Und unsere PV Anlage liefert mit Ihren 4 x 10 moduligen Strängen 10 kWp Sonnenstromnachschub 🙂

Aber wie sieht der Fronius Symo detailliert von innen aus, wie lauten die technischen Daten, und vor allem; wie funktioniert das Gerät? Wir unternehmen ein paar Versuche des Erklärens. Die Wandmontage ist übrigens echt clever gelöst von Fronius. Man montiert die Wandhalterung, wo auch die Kabel angeschlossen werden. Der Wechselrichter selber wird dann einfach eingehängt, und ist elektrisch verbunden. Echt gut! Bitte nicht böse sein, aber Fronius ist meiner Meinung nach einer der ganz wenigen besten PV Wechselrichterhersteller ever. Und die können noch viel mehr, als nur Wechselrichter bauen.

Leider ist der Inhaber Günter Fronius im Jahre 2015 im Alter von 107 Jahren gestorben. Aber die Firma führt die Linie von Günter Fronius weiter fort. Und das finde ich einfach genial.
Das Objekt der technischen Begierde; Fronius Symo, hier in der 3kWp Version.

Fronius Symo PV Einspeisewechselrichter Symo 3.0, technische Daten.
Fronius Symo und seine technischen Daten. Wir haben die kleinste Version mit einer 3 kWp Endstufe. Es gibt diese Geräte auch in erheblich größeren Leistungsklassen.
Fronius Symo PV Einspeisewechselrichter Symo 3.0

Die technischen Daten des Fronius Symo.

Beim Fronius Symo handelt es sich um einen über N und 3 Phasen gleichmäßig einspeisenden PV Wechselrichter. Das Besondere an diesem Gerät ist die clevere Bedienung und Programmierung. So ist es zum Beispiel – wenn man denn meint das machen zu müssen – über spezielle Codes möglich in tiefere Menüebenen zu gelangen. Dort kann man sehr detaillierte techn. Eigenschaften einstellen. Hoch interessant, welche Möglichkeiten man hier hat. Wer jedoch offiziell für Geld Strom einspeist (wir machen sowas nicht), muss natürlich die Gesetzmäßigkeiten beachten, darauf wird im Handbuch auch hingewiesen.

Leistung und DC Eingangsspannung.

Das Gerät hat einen sehr großen Eingangsspannungsbereich von 150V DC bis 1000V DC. Während fast des kompletten Bereiches kann die volle Leistung abverlangt werden, und der integrierte MPPT (Maximum Power Point Tracker) findet immer den optimalen Leistungspunkt (Produkt aus Spannung x Strom) der PV Anlage.

Dazu wird die DC der PV über einen Boost-Buck Wandler, welcher gleichzeitig die MPPT Funktion programmtechnisch integriert hat, geleitet. Dies wird mit einem Infinion DF80R12W2H3F IGBT realisiert. Dazu ist auch noch ein HF Trafo als Speicherdrossel erforderlich. Somit ist im Gerät selbst immer die gleiche symetrische DC Betriebsspannung / Busspannung (Plus, Masse, Minus / +/- rund 300V DC) vorhanden – ganz gleich ob die PV Anlage nur 200V DC liefert, oder vielleicht sogar knapp 1000V, was auch noch zulässig ist.

Die intern generierte Busspannung wird dann über den FS3L30R07W2H3F, (6 fach Brücke) zerhackt, und über Filter mittels N auf die drei Phasen gegeben. Eigentlich ganz einfach, oder? Konkret sind dazu nur zwei gekühlte Bauteile nötig, die beiden erwähnten IGBTs. Die Speicherdrossel, und die drei nachfolgenden Filterdrosseln müssen nicht gekühlt werden. Echt cool. Denn Wärme entsteht nicht wirklich viel. Unten finden Sie die Links zum jeweiligen Datenblatt der beiden verwendeten IBGTs. Was will man mehr?

Und der Fronius Symo Hybrid?

Jo, der Fronius Symo Hybrid ist eine Erweiterung des Fronius Symo. Denn der Hybrid kann (muss nicht zwingend) auch an eine HV Batterie (Akku) angeschlossen werden, und kann auch – wenn es sein muss jedoch eingeschränkt – ein (etwas schwächliches) 3 phasiges Inselnetz aufbauen. Dieses Inselnetz reicht jedoch nicht für ein ganzes Haus mit allen eingeschalteten Großverbrauchern. Außerdem wandert die Frequenz (leider, aber absichtlich) auf 54 Hz. Damit laufen garantiert alle netzsynchronen Uhren nach dem Mond. Aber; der Fronius Symo Hybrid kann bei Dunkelheit (Nachts) fast vollständig den Strombedarf aus dem Akku decken, welcher tagsüber über die PV Anlage wieder aufgeladen wird. Immerhin.

Vielen Dank Ihnen und Euch fürs lesen von Teil 1 der Vorstellung des Fronius Symo Netzwechselrichter.

Bitte lesen Sie sich auch noch den bald folgenden zweiten Teil zur internen Technik und Funktionsweise durch, welcher bald hier erscheint/verlinkt wird.

Ihr/Euer Jürgen

Ein (fast) autarkes Wohnhaus

Hier beschreibe ich meinen – fast schon seit der Jugend bestehenden – Traum, eines Tages ein Eigenheim für meine Familie und mich zu haben, welches nach dem Invest fast keine Kosten mehr verursacht.


Es kommt immer drauf an…

…was man will. Denn Bewohner können sich unabhängig machen von der Kostenentwicklung von Strom und Wärmeversorgungsanschlüssen. Das ist eine riesige Chance. Dazu ist jedoch ein höheres Anfangsinvest nötig. Dies zahlt sich auf Dauer aber so stark aus, dass der höhere Invest schon nach rund 10 Jahren wieder eingefahren ist. Danach wird es richtig günstig! Denn die Energiewende ist Realität. Fast 30% des Stroms in Deutschland stammt schon jetzt (Stand 2015) aus Erneuerbaren Energien. Was Besseres gibt es meiner Meinung nach nicht. Denn die Sonne, aber auch Wind und Wasser werden immer wichtiger für intelligente, effektive und ungefährliche Energieerzeugung. Es ist darum nicht nötig, sich mit altmodischer Atomkraft und noch älterer Kohlekraft zu beschäftigen. Beide sind „nicht gut“. Es gibt andere gute, günstige, und vor allem umweltfreundliche Energiequellen. Aber die Regierung unterstützt diese nicht. Leider!

Wie konzipiert man ein Wohnhaus ohne Versorgungsanschlüsse, bzw. in Norddeutschland zwar mit Versorgungsanschlüssen, welche aber nur im Notfall automatisiert eingesetzt werden? Eine gute Isolierung des Wohnhauses ist obligatorisch. Wenn alle Bedingungen erfüllt sind, kann man durchaus leicht über einen Akku als Zwischenspeicher das ganze Gebäude größtenteils (über 90% Autarkie) mit Energie versorgen, wobei auch eine Erdwärmepumpe über den gleichen Akku die Wärme zur Verfügung stellt. Alles ist nur eine Frage der Speicherkapazität des Akkus, welche in kWh (Kilowattstunden) ausgedrückt wird. So ein Konzept ist – auf das Jahr bezogen – hochgradig günstig.

Eine moderne Wärmepumpe…

…zu verwenden ist sinnvoll, da ein großer Teil der Wärme aus der Erde genutzt wird – auch im Winter. So braucht man recht wenig Strom für die Wärmeprozesse, und bekommt ziemlich viel (rund Faktor 3 schon im Winter) an Wärmeenergie zum heizen. Ein Schornstein ist nicht erforderlich. Wartungsaufwand: minimal 🙂

Ein eigener Brunnen..

…mit Wasseraufbereitung führt zu einer vollständig unabhängigen Nutzung von Wasser, auch wenn die Kosten für den Bohrbrunnen nicht unerheblich sind. Der tägliche Strombedarf für die Aufbereitung des Wassers ist jedoch minimal, und liegt bei normaler Wasserqualität bei rund 1 kWh/Tag. Die eingesparten Kosten für die nicht benötigten Versorgungsanschlüsse (viele Tausend Euro) werden jedoch für die Speichertechnik und die (Haus)Automation benötigt. Es gibt halt nichts umsonst. Leider.

Autarkes Wohnhaus, Hunteburg
Oben der Entwurf des Architekten de Vries aus Hunteburg.
Der Entwurf des (fast) autarken Wohnhauses mit weiteren (Gewerbe)Nutzungsmöglichkeiten.

Dieses Verfahren (ohne Versorgungsanschlüsse) bezeichnet man als „autark“. Bei einer guten Auslegung ist es nicht nötig, genügsam und vorausschauend mit Energie umzugehen. „Autarke Systeme“ kommen immer mehr in „Mode“, werden immer öfter angeboten, sind fertig konfektioniert aber auch immer noch sehr teuer. Die Energie kommt im Wesentlichen von der Sonne, und wird über eine PV Anlage in Akkus gespeichert, aber teilweise auch als Wärme gespeichert. Der Verzicht auf einen öffentlichen Versorgungsanschluss (Strom, Wärme, Gas, Wasser…) ist heute jedoch immer noch extrem selten anzutreffen, obwohl die erforderliche Technik dazu immer günstiger und zuverlässiger wird.

Warum so umständlich (und teuer)?

Die benötigten Komponenten sind schon lange verfügbar, müssen nur intelligent verknüpft werden. Mit dieser Technik verursachen Sie praktisch keine Umweltbelastung, und sind klimaneutral, und damit ökologisch. So ein Konzept rechnet sich auch wirtschaftlich, und kann sogar als Altersvorsorge dienen. Hier wird Vieles an alten Meinungen auf dem Kopf gestellt. Denn heute ist es effektiv und sinnvoll mit Strom auch zu heizen, weil Strom sehr universell einsetzbar ist.

Bis zur Fertigstellung…

…wurden Jahre in Anspruch genommen. Erbauer und Bewohner müssen motiviert werden. Eine kompromisslose Informationspolitik, die auch die Probleme bei der Umsetzung aufführt ist wichtig, sowie eine Beteiligung von möglichst vielen Bürger/Innen z.B. an den Planungsabschnitten. Ideal sind im Ort befindliche Ansprechpartner, die zu jeder Zeit neutrale Auskunft über das Projekt geben können. Hilfreich kann es auch sein, wichtige Leute (Bürgermeister, Architekt, usw.) auf seine Seite zu bekommen, um im Notfall auch Rückendeckung zu haben.

Welche Stromverbraucher können betrieben werden?

Zum Verständnis: Auf dem Dach ist der Hauptenergielieferant, eine PV Anlage mit knapp 10kWp. Das Problem; im Sommer wird sehr viel Strom erzeugt, nämlich täglich weit über 50 kWh. Das ist viel mehr als man braucht. Im Sommer wird üblicherweise nur 10 bis max. 15 kWh Strom täglich (Tag und Nacht) benötigt. Üblicherweise könnte man die überschüssige Energie einspeisen, und eine Vergütung erhalten. Das machen aber alle, und ist – ein wenig – langweilig, aber auch bürokratisch aufwändig. Alternativ kann man auch die Energie soweit wie möglich in einem großen Akku speichern, und eben nicht einspeisen. Sinnvoll sind Speichergrößen von deutlich über 30kWh für den Akku. Ein Wechselrichter erzeugt dann das bekannte 380V/400V AC Drehstromnetz – völlig unabhängig vom bekannten Hausstromanschluss.

Herzstück Wechselrichter

Im Wechselrichter, genau genommen im sog. Hybridwechselrichter laufen alle (elektrischen) Fäden zusammen. Wenn dieses Gerät mit einer cleveren modernen Betriebssoftware (Firmware) ausgestattet ist, geht hier richtig fett die Post ab. Soll heißen, nur dann macht das Leben in so einem Gebäude richtig Spaß. Nur dann kann man auch in so einem Gebäude richtig viel Geld sparen für die Energie.

Entscheidend bei einem Wechselrichter ist die Zuverlässigkeit über viele Jahre, der Wirkungsgrad, natürlich auch die Dauer- aber auch die Kurzzeitleistung, sowie generell die Überlast- und Kurzschlussfestigkeit. Das Teil soll also lange halten, und nicht gleich Bauteile im Innern sprengen, wenn mal eine Überlast, oder ein Kurzschluss daher kommt. Oder eine Blindlast.

Zur Auswahl des WR nimmt man was Bewährtes, von Fronius z.B. der Symo Hybrid, oder von Fronius den Symo GEN 24 plus. Alternativ kommen auch von Steca/Studer die XTM Serie, von SMA die Sunny Island, von Victron die Multiplus, von Mastervolt der Mass Combi, oder von E3DC das S10 System in Frage. Es gibt noch viele weitere Systeme. Üblicherweise erzeugen die Systeme ein 3 phasiges Stromnetz, oder können zu einem solchen verschaltet werden.

In jeder Situation steht immer das selbst erzeugte 3 phasige Inselstromnetz zur Verfügung, mit dem auch problemlos der bereits erwähnte Scrollkompressor einer Wärmepumpe (Brauchwasser und Heizung), oder auch jeder andere 3 phasige Verbraucher betrieben werden kann – auch wenn gar kein öffentlicher Stromanschluss angekoppelt ist! Ist das nicht genial? Ein Punkt, den der Staat, die Politik, vor allem aber die Energieversorger überhaupt nicht mögen! Hier wird man also schnell zum „Außenseiter“, zum „Anderen“, zum „Verstrahlten“, oder auch einfach zum „Verrückten“ 🙂

Neben dem üblichen, selbst erzeugten Haushaltstrom (eine Phase gegen N), kann auch ein kräftiger, ggf. auch 3 phasiger Elektrogrill während der Sommermonate meist problemlos genutzt werden. Gerade im Sommer ist ja selbst erzeugter Strom völlig kostenlos in Hülle und Fülle verfügbar. Schnelle Grillhitze ist damit gegeben, Holzkohle nicht erforderlich, sowie auch keine Wartezeit. Umweltfreundliches und modernes Kochen, auch im Garten – mit einem leckeren Grillgut. Gerade während der Sommermonate kann man generell – wenn man das möchte – verschwenderisch mit dem überschüssigen Strom umgehen, denn er ist ja kostenlos und damit auch klimaneutral. Auch das Rasenmähen ist vollkommen kostenlos, denn wenn ein Akkumäher verwendet wird – oder notfalls auch ein herkömmlicher Elektromäher mit 230V Anschluss – kann auch dieses Gerät mit Energie versorgt werden, und hat so keine Treibstoffkosten.

Es mag gute Gründe geben…

…nicht autark zu sein. Es gibt aber min. genauso viele Gründe, autark und damit unabhängig zu sein. Es kommt schlicht darauf an, die Energie intelligent zu verwenden, und nach Möglichkeit genau dann einzusetzen (genau genommen umzuwandeln) wenn diese Energie auch vorhanden ist. Genau das ist heute möglich. Und es bedeutet auch keinen Comfortverlust.

Die Vorteile überwiegen…

…aufgrund der Unabhängigkeit, und der ökologischen Arbeitsweise des autarken Systems. In erster Linie muss bei diesem Konzept daher eine gute Isolierung vorhanden sein, denn das Gebäude soll – einmal aufgeheizt – die Temperatur möglichst lange halten. Auskühlen nach wenigen Stunden ist bei einem autarken Wohnhaus nicht zulässig. Da die Energie der Sonne in Norddeutschland im Winter (Oktober bis März) nicht ausreichend ist, ist ein öffentlicher Stromanschluss für die Wintermonate nötig. Oder ein moduliertes BHKW, oder ein anderer alternativer Kurzzeitversorger (Wärme- und Stromspeicher auffrischen im Winter). Sinnvoll ist auch eine kleine WKA (Windkraftanlage) welche sich sehr gut mit PV (Photovoltaik) kombinieren lässt. Eine Belüftungsanlage ist natürlich auch vorhanden, womit lüften überflüssig ist, und gleichzeitig immer frische pollenfreie Luft im Gebäude ist. Eine Dreifachverglasung der Fenster ist ebenfalls obligatorisch, idealerweise mit einer Raffstore-Außenverschattung.

Technik des autarken Wohnhauses, Hunteburg
Bild; BMMH / Prof. Kuhnke, Osnabrück / Luis Millán. Generelle Funktionsweise eines autarken Gebäudes.
Der technische Aufbau eines (fast) autarken Wohnhauses.

Die Jahresarbeitszahl der Wärmepumpe

Der COP (Coefficient of Performance / Maß für die Effizienz) liegt bei guten Wärmepumpen bei rund 4. Er beschreibt, dass für 1,0 kWh elektrischen Strom (für den Motor als Antriebsenergie des Wärmepumpen(scroll)kompressors) im günstigsten Fall bis zu 4 Kilowattstunden Wärmeenergie geliefert wird – ohne Schornstein wie gesagt. Hierin ist die elektrische Energie für den Motor des Kompressors (die 1,0 kWh) bereits eingerechnet, da diese als Wärme mit in den Wärmekreislauf eingeleitet wird, und somit die Erdwärmetemperatur schon vorab heraufsetzt. Die Wärme wird also der Erde entzogen, und über einen technischen/chemischen Prozess temperaturmäßig weiter herauf gesetzt (Wärme wird hochgepumpt). Gute Wärmepumpen sind nahezu wartungsfrei, und haben eine Standzeit von über 50 Jahren, und sind damit für Generationen ausgelegt. Gute Wärmepumpen, welche auch frei programmierbar sind, sind wahrlich nicht billig. Sie sind aber sehr effizient und sehr effektiv – für Jahrzehnte. Und sie benötigen keinen Schornstein, was auch zu eingesparten Kosten führt, auch bz. der laufenden Schornstein(Reinigungs) Kosten.

Beschreibung Wärmepumpe auf Wikipedia: Wärmepumpe_Wikipedia .

Damit beende ich diesen Artikel. Ich hoffe, es hat Spaß gemacht, ihn zu lesen…

Freundlich Grüße, Jürgen Blumenkamp

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