Die verschiedenen Arten von Wechselrichtern
Letztes Update: 06. März 2024
Wenn Hauseigentümer an die Hauptkomponenten einer Photovoltaikanlage denken, fallen vielen zuerst die Solarmodule ein. Doch das eigentliche Herzstück deiner Anlage ist der Wechselrichter. Dieser Blogartikel informiert dich unter anderem darüber, wofür du ihn benötigst, wie er funktioniert und welche Arten es gibt.
Inhaltsverzeichnis
- Wie funktioniert ein Photovoltaik Wechselrichter?
- Welche weiteren Funktionen besitzt ein PV-Wechselrichter?
- Was kostet ein PV Wechselrichter für deine PV Anlage?
- Einphasige vs. dreiphasige Wechselrichter
- Welche Wechselrichter Arten gibt es?
- Welche Wechselrichter bietet Svea Solar an?
- Wie wird ein Wechselrichter installiert?
Wie funktioniert ein Photovoltaik Wechselrichter?
Ohne einen Wechselrichter können wir den durch eine Photovoltaikanlage erzeugten Strom nicht nutzen. Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC), während die meisten Haushaltsgeräte Wechselstrom (AC) benötigen. Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, damit der PV-Strom mit herkömmlichen Steckdosen kompatibel ist.
Ein wesentlicher Schritt bei der Nutzung von Photovoltaikanlagen ist die Umwandlung des erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom. Hierfür wird die Pulsweitenmodulation eingesetzt. Dabei zerlegen Transistoren den Gleichstrom in präzise gesteuerte Pulse, die über einen Filter geleitet werden. Dadurch entsteht eine gleichmäßige und synchrone Wechselspannung.
Die daraus resultierende Wechselspannung entspricht dem haushaltsüblichen Wechselstrom und ermöglicht die nahtlose Integration erneuerbarer Energiequellen in den Alltag. Moderne Wechselrichter verfügen über Zusatzfunktionen wie Leistungsüberwachung und -steuerung, um die Gesamteffizienz der PV-Anlage zu maximieren.
Exkurs: Gleichstrom und Wechselstrom
Die Notwendigkeit eines Photovoltaik Wechselrichters ergibt sich aus physikalischen und elektrotechnischen Gründen. Elektrischer Strom kann grundsätzlich in zwei Arten unterteilt werden: Gleichstrom (DC - Direct Current) und Wechselstrom (AC - Alternating Current). Gleichstrom hat konstante Plus- und Minuspole sowie eine gleichbleibende Stromstärke. Im Gegensatz dazu wechselt bei Wechselstrom die Polung und die Stromstärke periodisch.
Wechselstrom bietet einige technische Vorteile, insbesondere für das öffentliche Stromnetz. Er lässt sich unkompliziert transportieren und umwandeln und ist mit geringen Verlusten verbunden. Außerdem eignet er sich gut für verschiedene elektrische Geräte. Deshalb ist Wechselstrom der typische Netzstrom geworden.
Jede Haushaltssteckdose liefert Wechselstrom und ist an das Stromnetz angeschlossen. Auch die Generatoren in Kraftwerken erzeugen Wechselstrom. Allerdings erzeugt die Photovoltaik aufgrund des Aufbaus und der Funktionsweise der Solarzellen Gleichstrom. Daher ist eine Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom notwendig, um diesen Gleichstrom im Haushalt zu nutzen. Diese Aufgabe übernimmt der Wechselrichter. Er wandelt den Gleichstrom, der von der Photovoltaikanlage erzeugt wird, in den im Haushalt üblichen Wechselstrom um. Dadurch wird eine effiziente Nutzung der erzeugten Energie ermöglicht.
Welche weiteren Funktionen besitzt ein PV-Wechselrichter?
Ein Solar-Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um und verbessert die Effizienz, Sicherheit und Überwachung der Photovoltaikanlage durch verschiedene zusätzliche Funktionen.
Netzüberwachung
Wechselrichter verfügen über eine integrierte Einrichtung zur Überwachung des Stromnetzes. Diese Einrichtung ist mit Schaltorganen (ENS) ausgestattet, die automatisch eine Trennung der Anlage vom Netz veranlassen, wenn Fehlerströme oder andere Probleme auftreten. Die automatische Netztrennung schützt nicht nur das Stromnetz, sondern auch die technische Anlage.
Anlagenüberwachung
Die Überwachung der Photovoltaikanlage hat nicht nur den Zweck, die grundlegende Funktionsfähigkeit zu prüfen. Insbesondere bei bestimmten Wechselrichtern können Leistungsdaten einfach abgerufen werden. Diese Informationen zeigen, wie viel Leistung die Anlage aktuell liefert und wie viele Kilowattstunden Strom bereits produziert wurden. Einige Hersteller und Modelle stellen diese Daten sogar online zur Verfügung. So kann man nicht nur während eines Urlaubs auf Leistungsdaten zugreifen, sondern auch die Anlage aus der Ferne warten.
Leistunsoptimierung (MPP-Tracker)
Die meisten Wechselrichter erhalten einen sogenannten MPP-Tracker. Dieser Mechanismus spielt eine entscheidende Rolle, da er sicherstellt, dass die Photovoltaikanlage immer im aktuellen Leistungsoptimum arbeitet. Der MPP-Tracker gewährleistet aktiv, dass die maximale Menge an Strom gewonnen wird.
Sicherheit bei der Wartung
Um Wartungsarbeiten an den Solarmodulen durchzuführen, ist es wichtig, den Stromfluss sicher zu unterbrechen. Der Wechselrichter übernimmt diese Aufgabe, indem er die DC-Trennvorrichtung betätigt und somit die Gleichstromzufuhr unterbindet. Dadurch wird eine sichere Umgebung für Reparaturen und Wartungsarbeiten gewährleistet.
Was kostet ein PV Wechselrichter für deine PV Anlage?
Der Markt für Wechselrichter ist sehr vielfältig und wird von zahlreichen Herstellern geprägt. Die Preise variieren nicht nur zwischen den Anbietern, sondern auch innerhalb der Produktlinien eines Unternehmens. Die Kosten für Wechselrichter hängen stark von der integrierten Technologie ab, zu der Leistungsoptimierer, smarte Software und Sicherheitsfunktionen gehören. Im Vergleich zu Geräten mit umfangreicher Technologie sind einfachere Modelle in der Regel günstiger.
Auch die spezifischen Anforderungen der Solaranlage beeinflussen die Kosten. Es gilt: Je höher die Leistung, die der Wechselrichter erbringen kann, desto teurer wird er. Eine grobe Orientierung bietet ein Wert von etwa 200 Euro netto pro Kilowattpeak, bezogen auf die installierte PV-Leistung.
Die folgende Übersicht zeigt die Preisspanne für Wechselrichter:
- Wechselrichter für Insel- und Balkonanlagen kosten zwischen 200 Euro und 500 Euro.
- Wechselrichter für kleine Hausanlagen mit Netzeinspeisung kosten zwischen 1.000 Euro und 2.000 Euro.
- Wechselrichter für Hausanlagen mit Netzeinspeisung und Zusatztechnik kosten zwischen 2.000 Euro und 4.000 Euro.
Einphasige vs. dreiphasige Wechselrichter
Es gibt zwei Arten von Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen: einphasige und dreiphasige Modelle. Die Unterscheidung ist vor allem aus technischer Sicht wichtig.
Das Stromnetz in Deutschland ist dreiphasig strukturiert. Es gibt drei stromführende Leiter, was eine effiziente Übertragung von Strom ermöglicht. Eine Phase wird am Hausanschluss für die Versorgung der elektrischen Geräte im Haushalt abgenommen. Einphasiger Strom reicht für die Eigenversorgung aus. Allerdings kann die Einspeisung von einphasigem Strom zu Problemen führen, da eine Asymmetrie entsteht, wenn er nur in eine der drei Phasen eingespeist wird. Dreiphasen-Wechselrichter wurden entwickelt, um dies zu vermeiden. Sie erzeugen dreiphasigen Wechselstrom.
Die Pflicht, größere dreiphasige Wechselrichter zu verwenden, besteht erst ab 4,6 Kilovoltampere (kVA). Dennoch ist es oft sinnvoll, auch bei kleineren Dachanlagen dreiphasige Wechselrichter einzusetzen. Diese entlasten das Stromnetz, so dass problemlos mehrere Haushalte mit Solarstrom versorgt werden können. Die konkrete Entscheidung ist jedoch von den örtlichen Gegebenheiten abhängig.
Welche Wechselrichter Arten gibt es?
Die Entscheidung zwischen String-, Modul- und Hybridwechselrichtern hängt von verschiedenen Faktoren ab, da jeder Typ für unterschiedliche Anwendungsbereiche konzipiert ist und spezifische Vorteile bietet. Im Folgenden werden die verschiedenen Typen von PV-Wechselrichtern näher betrachtet.
Modulwechselrichter
Modulwechselrichter, auch als Mikrowechselrichter bekannt, wandeln den Strom eines einzelnen Moduls direkt in Wechselstrom um. Sie sind kompakt und ermöglichen mit einem MPP-Tracker die Optimierung jedes einzelnen Moduls. Sie werden vorwiegend in kleinen Anlagen wie Balkonkraftwerken oder "verwinkelten" PV-Anlagen eingesetzt, da sie in der Regel weniger leistungsstark und effizient sind.
String-Wechselrichter
String-Wechselrichter wandeln den Strom eines Strings - einer Gruppe von Solarmodulen ähnlicher Leistung, die in Reihe geschaltet sind - um. Sie lösen so das Problem des MPP, da das schwächste Glied nicht das gesamte System beeinträchtigt.
Multistring-Wechselrichter
Multi-String-Wechselrichter können den Strom von mehreren Strings in einem Gerät verarbeiten. Sie haben mehrere MPP-Tracker, was besonders vorteilhaft ist, wenn wenig Platz zur Verfügung steht oder die Solarmodule unterschiedlich ausgerichtet sind.
Zentral-Wechselrichter
Zentral-Wechselrichter sind einzelne Wechselrichter, die für die gesamte Anlage agieren. Sie haben nur einen MPP-Tracker für alle Module. Besonders bei großen Solarkraftwerken auf Freiflächen kommen sie zum Einsatz, wo homogene Bedingungen vorliegen und keine Verschattungen auftreten.
Hybrid-Wechselrichter
Um einen Stromspeicher zu betreiben, benötigt man grundsätzlich zwei Wechselrichter. Einer wandelt den Strom zwischen der PV-Anlage und den elektrischen Verbrauchern um. Der andere ist ein spezieller Batterie-Wechselrichter, der für die Batterie zuständig ist. Dies liegt daran, dass die Batterie mit Gleichstrom geladen wird und diesen beim Entladen abgibt.
Hybrid-Wechselrichter bieten eine integrierte Lösung für zwei Anforderungen in einem Gerät. Sie wandeln den Strom von der Photovoltaikanlage und der Batterie je nach Bedarf um. Einige Modelle haben Batterien direkt im Gehäuse integriert, während andere Hybrid-Wechselrichter mit einem externen Stromspeicher betrieben werden können. Der Vorteil ist, dass Solarstrom einfach mit einem Batteriespeicher genutzt werden kann.
Inselwechselrichter
Inselwechselrichter sind für den Einsatz in Inselanlagen konzipiert. Sie kommen zum Beispiel in Wohnmobilen mit Solarmodulen oder in kleinen Inselkraftwerken auf dem Balkon oder im Garten zum Einsatz. Sie sind allerdings nicht für die Netzeinspeisung geeignet.
Welche Wechselrichter bietet Svea Solar an?
Bei Svea Solar bieten wir Wechselrichter von zwei renommierten Herstellern an: Huawei und SolarEdge. Im folgenden Abschnitt findest du weitere Informationen zu den Wechselrichtern.
Wechselrichter von Huawei
Die Wechselrichter von Huawei in unserem Sortiment haben einen hohen Wirkungsgrad von 96 bis 98 Prozent. Sie sorgen dafür, dass ein großer Teil der erzeugten Solarenergie in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird.
Ein weiteres Merkmal der Wechselrichter von Huawei ist ihre kompakte Bauweise. Sie sind sehr klein und können daher platzsparend installiert werden. Das ist besonders in Umgebungen mit begrenztem Raum von Vorteil. Sie sind daher die ideale Wahl für Solaranlagen, bei denen der verfügbare Platz eine wichtige Rolle spielt.
Huawei-Wechselrichter sind zudem bekannt für ihre geringe Geräuschentwicklung. Sie gehören zu den leisesten Wechselrichtern auf dem Markt. Sowohl die Umwelt als auch die Anlagenbetreiber schätzen das. Die minimierte Geräuschentwicklung garantiert einen ruhigen Betrieb und macht sie besonders geeignet für Wohn- und Gewerbeanwendungen.
Ein weiterer Vorteil der Investition in Huawei-Wechselrichter ist die großzügige Produktgarantie von 10 Jahren.
Wechselrichter von SolarEdge
SolarEdge, der israelische Hersteller, bietet dreiphasige Wechselrichter in drei verschiedenen Größen an: 5 kW, 8 kW und 10 kW. Mit dieser Produktreihe können die unterschiedlichsten Anforderungen und Anwendungen optimal erfüllt werden. Besonders hervorzuheben ist die vielseitige Eignung für Speicher- und Backup-Anwendungen, was die Wechselrichter zu einer äußerst flexiblen Lösung in verschiedenen Solaranlagenkonfigurationen macht.
Die Dreiphasen-Wechselrichter von SolarEdge sind sehr leistungsfähig. Sie eignen sich daher optimal für größere Photovoltaiksysteme. Die Wechselrichter wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um und optimieren die Leistung auf Modulebene. Diese Funktion maximiert den Energieertrag der Anlage und minimiert Leistungsverluste durch Verschattung oder unterschiedliche Modulbedingungen.
Ein weiterer wichtiger Aspekt ist zudem die großzügige Garantiezeit von 12 Jahren, die SolarEdge für diese Wechselrichter gewährt.
Wie wird ein Wechselrichter installiert?
Bevor die Installation des Wechselrichters beginnt, muss geklärt werden, wo er platziert wird. Es gibt einen Unterschied zwischen Modul- und String-Wechselrichtern. Modulwechselrichter werden direkt am Solarmodul befestigt. String-Wechselrichter können jedoch auch an einem anderen Ort montiert werden.
Im Grundsatz ist es nicht zwingend erforderlich, einen String-Wechselrichter direkt neben der Solaranlage zu installieren. Es bringt jedoch einige Vorteile mit sich. Zum Beispiel kurze Gleichstromleitungen und eine bessere Übersicht über die Anlage. Es wird empfohlen, den Wechselrichter aufgrund der erzeugten Abwärme und Geräusche möglichst außerhalb von Wohnräumen zu platzieren. Häufig finden sich geeignete Standorte im Keller, in der Waschküche oder unter dem Dach. Es gibt spezielle Vorschriften für den Abstand zu bestimmten Bauteilen. Zum Beispiel muss der Abstand zur Decke beachtet werden. Diese Vorschriften müssen unbedingt eingehalten werden.
Die Installation des Wechselrichters erfolgt üblicherweise durch Fachkräfte für Elektrotechnik in hängender Position. Dabei ist es wichtig, bei der Verkabelung auf Kabel mit ausreichend großem Innenquerschnitt zu achten. Dadurch wird sichergestellt, dass möglichst wenig Strom durch Innenwiderstände verloren geht.