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Ohne einen Wechselrichter sind die Solarmodule auf Ihrem Dach nicht nutzbar. Lernen Sie, für welche Arten es gibt und welches Gerät für Ihre PV-Anlage das richtige ist.
Geschrieben von Peer Joeressen
Zuletzt aktualisiert: 01.07.2024
Der Wechselrichter ist das Herzstück einer Solaranlage. Ohne ihn wäre es nicht möglich, den Strom der Solaranlage zu verwenden oder Überschüsse einzuspeisen. Was macht er genau? Welche Aufgaben hat der Wechselrichter? Und worin unterscheiden sich die einzelnen Geräte?
All das klären wir im heutigen Artikel über den Solar-Wechselrichter.
Ein Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät zur Umwandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom.
Es gibt zwei Arten der Elektrizität. Den Wechselstrom und den Gleichstrom. Der Wechselrichter wird verwendet, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Mit einem Gleichrichter könnte man das Gegenteil erlangen. Also den Wechselstrom in Gleichstrom verwandeln. Daher kommt der Name Wechselrichter von der Umwandlung Gleich- zu Wechselstrom und Gleichrichter von der Umwandlung Wechsel- zu Gleichstrom.
Wechselrichter werden bei Solaranlagen und Batterien für die Verwandlung von Gleich- zu Wechselstrom verwendet. Denn die Elektrizität aus diesen beiden ist Gleichstrom und das Stromnetz verwendet Wechselstrom.
Darüber hinaus haben die Wechselrichter weitere Funktionen, die in den Betrieb der Solaranlage einspielen.
Ganz vereinfacht fließt der Gleichstrom in eine Richtung und der Wechselstrom wechselt die Richtung mit einer bestimmten Frequenz. Das sind entweder 50 hz oder 60 hz. Sonnenkollektoren, Generatoren und Batterien geben Strom in Gleichstrom ab. Das übliche Stromnetz und die Haushaltsverbraucher arbeiten mit Wechselstrom. Deshalb muss dieser vor weiter Verwendung umgewandelt werden.
Im normalen Stromnetz wird Wechselstrom verwendet, denn dieser kann auf einem höheren Spannungsniveau transportiert werden. Dadurch ist der Transportverlust möglichst gering und es kommt mehr Strom beim Verbraucher an.
Der Wechselrichter hat verschiedene Aufgaben im Photovoltaik. Dazu gehört nicht nur die Umwandlung der Stromart. Ohne diese Aufgaben könnte man die Effizienz einer Solaranlage nicht verwerten.
Elektrizitätsumwandlung: Der Wechselrichter wandelt die Elektrizität von Gleichstrom zu Wechselstrom um. Dies gelingt durch Schalter, die schnell umgelegt werden und somit die Richtung des Stroms regulieren.
Spannungstransformation: Der Wechselrichter transformiert die Spannung zu 230 Volt. Diese Spannungsniveaus sind üblich für das Stromnetz.
Pulsweitenmodulation: Um die übliche Sinus-Stromwelle zu erlangen, moduliert der Wechselrichter diese Sinus-Welle. Dies geschieht auch durch die Schalter, welche dann in unterschiedlichen Frequenzen umgestellt werden, um die Welle zu modulieren.
Maximum power point tracking: Bei den Solarmodulen hängt der optimale Betriebspunkt von Bestrahlungsstärke und Temperatur der Module ab. Der Wechselrichter misst die Strom-Spannungs-Kennlinie kontinuierlich, um den Solarmodulen die möglichst größte Leistung zu entnehmen.
Netzüberwachung: Der Wechselrichter überwacht das Netz, in welches die Solaranlage durch ihn einspeist. Sollte die Spannung des Netzes von den vorgegebenen Werten abweichen, trennt er die Solaranlage vom Netz. Dies geschieht, damit kein Strom in ein defektes Netz eingespeist wird.
Am Markt gibt es viele Solar-Wechselrichter. Diese geben viele Kennwerte an und als Verbraucher ist es nicht einsichtlich, welche Vorteile diese habe. Anhand der folgenden verschiedenen Attributen unterscheiden sich die Wechselrichter.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie hoch die Ausgangsleistung im Vergleich zur Eingangsleistung ist. Also wie viel Wechselstrom kann aus dem eingehenden Gleichstrom gewonnen werden. Aktuell liegen gute Geräte bei einem Wirkungsgrad von 98%. Zum Vergleich sollte man auf den “europäischen Wirkungsgrad” achten. Dieser ist der durchschnittliche Wirkungsgrad für den mitteleuropäischen Einsatz.
Das normale Stromnetz läuft auf drei Phasen. Jedoch gibt es verschiedene Wechselrichter, die ein-, zwei- und drei-phasig arbeiten können. Ab einer bestimmten Schwelle ist es verboten, nur einphasig einzuspeisen. Also bei größeren PV-Anlagen braucht man einen dreiphasigen Wechselrichter.
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Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern. Diese unterscheiden sich dann darin, wo sie im Solarkreislauf angebracht werden.
Es gibt Modulwechselrichter (auch "Mikrowechselrichter" genannt), die direkt am Modul angebracht werden. Sie wandeln also den Strom direkt am Modul von Gleichstrom in Wechselstrom um, sodass ein zentraler Wechselrichter nicht benötigt wird. Das lohnt sich vor allem für kleinere Solaranlagen.
Ansonsten gibt es noch String-Wechselrichter, die pro String angebracht werden. Es hat also einen ähnlichen Charakter wie ein Mikrowechselrichter mit dem Unterschied, dass mehrere in Reihe geschaltete Solarmodule zusammengefasst umgewandelt werden. In der Regel ist das geeignet für bis zu 20 Module pro Strang, die nicht von Verschattungen betroffen sind.
Zentrale Wechselrichter werden am häufigsten für Solaranlagen eingesetzt. Sie verwalten den Gleichstrom der gesamten Anlage, also ein Wechselrichter für alle Solarmodule. Das hat den Vorteil einer einfacheren Wartung und niedrigeren Kosten als für einzelne Module einen eigenen Wechselrichter zu installieren.
Hybride Wechselrichter braucht man, um neben der Versorgung des Heimnetzes auch einen Stromspeicher zu be- und entladen. Wenn Sie also Ihren Eigenverbrauch und Autarkie mit einem Stromspeicher erhöhen wollen, kann sich ein Hybridwechselrichter für Sie lohnen. Eine Anschaffung ist auch dann sinnvoll, wenn Sie erst in Zukunft einen Speicher nachrüsten wollen oder sich für eine Notstromlösung oder einen Inselbetrieb interessieren.
Batteriewechselrichter brauche ich dann, wenn ich keinen Hybridwechselrichter habe. Dieser formt den Wechselstrom wieder zurück in Gleichstrom um, sodass damit ein Stromspeicher geladen werden kann. Oftmals sind Batteriewechselrichter bereits an Stromspeichern vorinstalliert, sodass Sie keinen extra zukaufen müssen.
Durch das MPP-Tracking ist es sinnvoll, verschiedene Wechselrichter zu haben, wenn die Bestrahlungsstärke stark variiert unter den einzelnen Modulen.
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Nutzt sich der Wechselrichter ab?
Ja, der Wechselrichter nutzt sich mit der Zeit ab. Hersteller geben zwischen 5 und 10 Jahren Garantie auf die Geräte. Die erwartete Lebensdauer ist meist darüber. Jedoch geringer als die Lebensdauer der Solarmodule.
Wann muss ich meinen Wechselrichter tauschen?
Ist der Wechselrichter defekt, sollte er schnellstmöglich ausgetauscht werden. Dabei ist es gut, mit seinem Solarteur darüber zu sprechen. Dieser kann ihn eventuell mit Ersatzteilen des Herstellers reparieren und verhindert somit einen kompletten Austausch.
Worauf muss ich beim Kauf des Wechselrichters achten?
Die Wechselrichter geben verschiedene Attribute an, auf die beim Kauf geachtet werden sollte. Darunter fallen der Wirkungsgrad, die Phasen und die Art des Wechselrichters. Wenn die Module sehr unterschiedlich bestrahlt werden, sollte man sich die einzelnen Wechselrichter Arten anschauen.
Wie viele Wechselrichter braucht man für eine Photovoltaikanlage?
Die Anzahl hängt von der Gegebenheit der Anlage ab. Wenn alle Module einer gleichen Beschattung und Bestrahlung ausgesetzt sind, benötigt man nur einen. Ist dies unterschiedlich, ergibt es Sinn, einen String oder Modul Wechselrichter zu verwenden. Diese werden pro Modul oder String angebracht.
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