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Wissenswertes über Wechselrichter
Wechselrichter wandeln Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um. Im folgenden Ratgeber findest du weitere Informationen zu Einsatzbereich, Funktionsweise und Kaufaspekten von Wechselrichtern.
1. Verwendungszweck eines Wechselrichters
Wechselrichter sind eine zentrale Komponente von Solaranlagen. Photovoltaikanlagen produzieren Gleichstrom, das Stromnetz und die hausinternen Stromleitungen arbeiten jedoch fast ausschließlich mit Wechselstrom. Um den Strom nutzbar zu machen, muss er daher durch einen Wechselrichter umgewandelt werden.
Neben Solarpanels und -kabel gehören auch Wechselrichter zu den Bestandteilen einer Solaranlage.
Verläuft der Stromfluss konstant in eine Richtung, spricht man von Gleichstrom. Ändert sich die Richtung des Stromflusses hingegen periodisch, dann handelt es sich um Wechselstrom.
Ein Wechselrichter erfüllt als Bestandteil einer Solaranlage außerdem folgende Aufgaben:
- Überwachung der Anlagenleistung: Wechselrichter scannen die Leistung deiner Photovoltaikanlage. Du kannst diese Überwachungsdaten dazu nutzen, um das Energiemanagement deiner Anlage zu optimieren und Störungen ausfindig zu machen.
- Unterstützung der Netzregelung: Um eine Überlastung des Stromnetzes zu verhindern, überwachen Wechselrichter relevante Netzparameter und trennen deine Anlage bei einer Überschreitung dieser Werte automatisch vom öffentlichen Stromnetz.
- MPP-Tracking: Der Maximum Power Point (MPP) bezeichnet den Punkt, an dem deine Solaranlage ihre optimale Leistung erbringt. Der Wechselrichter ermittelt diesen Punkt und trägt durch einen Ausgleich des Lastwiderstandes dazu bei, diesen konstant zu erreichen.
- Anlageabkopplung für Wartungsarbeiten: Solarmodule produzieren so lange Strom wie die Sonne scheint. Damit du auch während der Betriebszeit Wartungsarbeiten vornehmen kannst, verfügen Wechselrichter über eine Trennvorrichtung, die eine Abkopplung der Anlage ermöglicht.
2. Wechselrichterarten
Es gibt mehrere Arten von Wechselrichtern, die sich hinsichtlich ihrer Arbeitsweise unterscheiden. Es hängt dabei von Aufbau und Größe deiner Photovoltaikanlage ab, welcher Typ für dich geeignet ist.
Jedes Haus hat drei Stromkreise (auch Phasen genannt). 1-phasige Wechselrichter speisen die Energie nur in die Phase ein, an die sie geklemmt sind. Bei großen Einspeisemengen kann es hierbei jedoch zu einer ungleichen Phasenbelastung kommen, die unter Umständen zu Schäden am Generator führt. 3-phasige Wechselrichter bedienen daher alle drei Phasen und kommen dementsprechend häufiger bei großen Anlagen zum Einsatz.
Grundsätzlich lassen sich Wechselrichter in zwei Kategorien unterteilen:
- Wechselrichter mit Transformator sowie
- Wechselrichter ohne Transformator
Trafolose Wechselrichter bieten diverse Vorteile, weshalb sie vermehrt Verwendung finden: Größter Pluspunkt der Modelle ohne Transformator ist, dass sie einen höheren Wirkungsgrad als Produkte mit Trafo erzielen.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel der erzeugten Energie durch den Wechselrichter als Wechselstrom ausgegeben wird. Moderne Wechselrichter haben in der Regel einen Wirkungsgrad zwischen 96 und 98 Prozent. Je höher der Wirkungsgrad des Wechselrichters ausfällt, desto wirtschaftlicher arbeitet deine Photovoltaikanlage.
Trafolose Wechselrichter sind darüber hinaus kleiner, leichter und preiswerter als Modelle mit Transformator. Sie können jedoch nur in Kombination mit dafür freigegebenen Modulen verwendet werden, da sie keine Erdung aufseiten der Solarzellen erlauben.
Im Folgenden findest du eine Übersicht der gängigen Wechselrichterarten und erfährst, welche Vor- und Nachteile sie jeweils bieten.
2.1 Strangwechselrichter
Bei privaten Solaranlagen kommen am häufigsten Strangwechselrichter (auch Stringwechselrichter genannt) zum Einsatz. Bei Modellen dieser Art werden mehrere an einem Strang in Reihe geschaltete Solarmodule über einen Wechselrichter betrieben. Du benötigst daher für jeden Modulstrang einen Wechselrichter. Mit sogenannten Multistrangwechselrichtern kannst du hingegen mehrere Modulstränge steuern.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Du entscheidest, welche Module zu einem Strang in Reihe geschaltet werden. Durch die intelligente Kombination leistungsstarker und leistungsschwacher Module kannst du den Ertrag deiner Photovoltaikanlage steigern. | Bei sehr großen Solaranlagen ist die Nutzung eines Strangwechselrichters aufgrund der höheren Montage- und Wartungskosten in der Regel unwirtschaftlich. |
2.2 Modulwechselrichter
Modulwechselrichter eignen sich sehr gut für kleine Photovoltaikanlagen auf dem Balkon oder dem Gartenhaus. Bei dieser Wechselrichterart kannst du jedes Solarmodul einzeln überwachen, wodurch du den Ertrag deiner Anlage auch bei ungünstigen Umgebungsverhältnissen – wie wiederkehrende Verschattung einzelner Module durch Bäume – optimieren kannst.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Modulwechselrichter sind kleiner und kostengünstiger als andere Wechselrichterarten. | Bei größeren Photovoltaikanlagen ist eine Nutzung in der Regel nicht sinnvoll, da die Gesamtanlage durch die Vielzahl an eingesetzten Modulwechselrichtern deutlich störanfälliger wird. |
Je nach Aufbau der Solaranlage kann es sinnvoll sein, einzelne Solarpanels mit einem Modulwechselrichter und die übrigen mit einem Multistrangwechselrichter zu betreiben. Dies kann beispielsweise der Fall sein, wenn eine Teilverschattung nur einzelne Module betrifft.
2.3 Zentralwechselrichter
Wenn du eine große Solaranlage betreiben möchtest, ist ein Zentralwechselrichter eine gute Wahl. Bei Wechselrichtern dieser Bauart werden alle Modulstränge zentral zusammengeführt. Diese Lösung ist insbesondere bei Anlagen vorteilhaft, bei denen ein Großteil der Solarpanels einen ähnlichen Maximum Power Point aufweist.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Bei großen Anlagen ist es wirtschaftlicher, einen Zentralwechselrichter als mehrere Strangwechselrichter zu nutzen, da dadurch der Wartungsaufwand deutlich geringer ausfällt. | Durch eine Störung des Zentralwechselrichters kann es zum Ausfall der gesamten Photovoltaikanlage kommen. |
2.4 Sinuswechselrichter
Sinuswechselrichter werden in erster Linie in Kombination mit Inselanlagen genutzt. Diese mobilen Solaranlagen ermöglichen es dir, auch an Orten ohne Netzanschluss wie dem Wohnmobil oder dem Gartenhaus Elektrogeräte zu betreiben.
Je nach Gerätetyp geben Sinuswechselrichter einen reinen oder einen modifizierten Sinus aus. Während sich der modifizierte Sinus für den Betrieb zahlreicher Elektrogeräte wie Bohrmaschinen oder Ventilatoren eignet, benötigst du für empfindliche Endgeräte wie Fernseher oder Ladegeräte einen Wechselrichter, der einen reinen Sinus erzeugt.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Sinuswechselrichter mit reinem Sinus liefern die gleiche Ausgangsspannung wie das öffentliche Stromnetz. Du kannst daher Fernseher oder Monitore an Orten ohne Netzanschluss störungsfrei benutzen. | Sinuswechselrichter verbrauchen auch dann Strom, wenn sie nicht in Benutzung sind. Um eine größtmögliche Energieeffizienz zu gewährleisten, solltest du daher bei der Installation darauf achten, dass der Wechselrichter manuell zu- und abgeschaltet werden kann. |
2.5 Batteriewechselrichter
Mithilfe eines Batteriewechselrichters kannst du einen Solarspeicher in deine Gesamtanlage integrieren. Dies ist notwendig, da Solarspeicher nur Gleichstrom lagern können. Hybridwechselrichter erlauben zusätzlich sogar den Anschluss eines weiteren Stromerzeugers wie etwa einer Windkraftanlage.
Hybridwechselrichter eignen sich besonders gut, um einen hohen Eigenverbrauch des Solarstroms sicherzustellen.
| Vorteil | Nachteil |
|---|---|
| Durch die Integration eines Solarspeichers kannst du mehr von deiner selbsterzeugten Energie privat nutzen. Hybridwechselrichter ermöglichen es dir zudem, den Strom mehrerer Stromerzeuger gebündelt umzuwandeln. | Je nach Anschlussart des Wechselrichters können bei der Umwandlung deutliche Energieverluste auftreten. |
3. Auswahltipps
Wie groß der Ertrag deiner Solaranlage ausfällt, wird maßgeblich dadurch beeinflusst, wie effizient dein Wechselrichter arbeitet. Daher solltest du beim Kauf darauf achten, dass der Wechselrichter bestmöglich auf deine Anlage abgestimmt ist.
Diese Punkte solltest du beim Kauf eines Wechselrichters beachten:
- Auslegung: Bei der Auslegung des Wechselrichters wird bestimmt, wie groß die Wechselrichterleistung im Verhältnis zur geschätzten Modulleistung sein sollte. Welcher Wert für die Leistungsschätzung der Module angesetzt wird, hängt dabei von der Dachneigung, -größe und -ausrichtung ab. Während bei Modulen mit Südlage häufig eine Leistung von 80 bis 100 Prozent als Wert herangezogen werden, liegt die Schätzung bei Modulen mit Ost-West-Lage in der Regel lediglich bei etwa 70 Prozent.
- Phasenanzahl: Ob du dich für einen 1- oder 3-phasigen Wechselrichter entscheiden solltest, wird durch die Größe deiner Solaranlage bestimmt. Bei einem Ertrag von 5 Kilowattstunden oder mehr ist ein 3-phasiger Wechselrichter zu empfehlen. Für kleinere Anlagen eignen sich auch 1-phasige Geräte.
- Anzahl der MPP-Tracker: Je nach Anlagengröße, Dachneigung und -ausrichtung kann es sinnvoll sein, auf einen Wechselrichter mit mehreren MPP-Trackern zurückzugreifen. Dies ist etwa der Fall, wenn nur einzelne Dachbereiche verschattet sind und daher einen geringeren Maximum Power Point aufweisen.
Auf dem Display des Wechselrichters kannst du ablesen, welchen Ertrag deine Anlage erbringt. [Quelle: ZakS Photography – stock.adobe.com]
4. FAQ
Was ist die Funktion eines Wechselrichters?
Wechselrichter wandeln den Gleichstrom, der durch eine Solaranlage produziert wird, in nutzbaren Wechselstrom um. Sie sind daher ein zentraler Bestandteil einer Photovoltaikanlage. Welche Aufgaben ein Wechselrichter darüber hinaus erfüllt, erfährst du in unserem Ratgeber.
Welche Wechselrichter eignen sich für ein Balkonkraftwerk?
Balkonkraftwerke sind kleine Solaranlagen, die Energie für den Eigenverbrauch und die Einspeisung in das öffentliche Stromnetz produzieren. Für diesen Anlagentyp eignen sich Modulwechselrichter besonders gut, da diese die Überwachung einzelner Solarmodule erlauben. Handelt es sich bei dem Balkonkraftwerk jedoch um eine Inselanlage, wird ein Sinuswechselrichter benötigt.
Welcher Standort eignet sich für Wechselrichter?
Da die Lebensdauer und der Wirkungsgrad eines Wechselrichters durch hohe Umgebungstemperaturen und Feuchtigkeit negativ beeinflusst werden, sollte dieser an einem kühlen und trockenen Standort wie einem Kellerraum oder einer Garage installiert werden.
5. Verwandte Links