Fragen und Antworten zu Wechselrichtern

Ob Sie ein kleines Balkonkraftwerk oder die Installation einer großen Dachanlage planen, an der Auswahl eines geeigneten Wechselrichters kommen Sie nicht vorbei. Was ist dabei zu beachten? Wie ist die Funktionsweise? Welche Aufgaben haben die Geräte? Wir haben Antworten auf die wichtigsten Fragen für Sie.

Was ist ein Wechselrichter?

Der Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät. Er kommt da zum Einsatz, wo elektrische Verbraucher Wechselstrom benötigen, jedoch nur eine Gleichstromquelle zur Verfügung steht. Er wandelt Gleichspannung in Wechselspannung bzw. Gleichstrom in Wechselstrom um.

Was ist der Unterschied zwischen Gleich- und Wechselstrom?

Als Gleichstrom wird Strom mit einer gleichbleibenden Polarität bezeichnet. Beim Wechselstrom wechselt die Polarität in gleichmäßigen Abständen. Die innerhalb Europas übliche Frequenz von 50 Hertz beim Wechselstrom bedeutet, dass der Strom innerhalb von einer Sekunde einhundertmal seine Richtung wechselt. Das heißt, er wechselt fünfzig Mal in jede Richtung.

Der Vorteil des Wechselstroms ist, dass mit ihm an jeder Stelle des engmaschigen Stromnetzes die Einspeisung und Ausspeisung von Strom möglich ist. Dies bildet die Grundlage für eine flächendeckende Stromversorgung. Elektronische Geräte, die zum Beispiel im Haushalt genutzt werden, benötigen Wechselstrom. Daher ist der Einsatz von Wechselrichtern in Photovoltaikmodulen unverzichtbar.

Welche Wechselrichterarten gibt es?

Insgesamt finden sich drei Arten von Wechselrichtern auf dem Markt. Man unterscheidet:

• Stringwechselrichter
• Modulwechselrichter
• Zentralwechselrichter
   

Stringwechselrichter

Der Stringwechselrichter ist der in PV-Modulen am häufigsten verwendete Typ. Er kommt zum Einsatz, wenn die Solarmodule in Reihe geschaltet sind und einen sogenannten String bilden. Gewöhnlich gleichen sich die in einem String geschalteten PV-Module in Größe, Ausrichtung, Neigung und Verschattung. Stringwechselrichter besitzen einen einzigen Tracker für den Maximum Power Point (MPP), den Punkt der optimalen Leistung. Sie sind nicht in der Lage, auf die Besonderheiten einzelner Module zu reagieren. Multistringwechselrichter enthalten mehrere MPP-Tracker. Sie können also mehrere Strings mit in Reihe geschalteten Solarmodulen bedienen. Dies ermöglicht, Strings mit Modulen mit unterschiedlichen Ausrichtungen, Neigungen und Größen einzubinden.

Vorteile: Stringwechselrichter haben im Gegensatz zu einfachen Modulwechselrichtern

• einen höheren Wirkungsgrad
• einen geringeren Wartungsaufwand, da ein einziger Stringwechselrichter mehrere Module versorgt
• eine höhere Effektivität
• ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis
   

Modulwechselrichter

Modulwechselrichter sind jeweils an einem Photovoltaikmodul angebaut. Im Vergleich zu den Stringwechselrichtern überwiegen die Nachteile:

• geringer Wirkungsgrad
• schlechtes Preis-Leistungs-Verhältnis
• hoher Wartungsaufwand
   

Er besitzt aber auch Vorteile. So gilt für diesen Typ:

• gut geeignet bei kleinen Photovoltaikanlagen mit häufig wechselnden Lichtverhältnissen
• schnellere, individuellere Reaktion auf Veränderungen als String-Wechselrichter
• geringerer Kabelverbrauch bei der Installation
   

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter kommen bei großen Photovoltaikanlagen ab 30 kWp auf Dächern oder im Freiland zum Einsatz. Voraussetzung ist, dass alle Module über die gleiche Neigung und Ausrichtung verfügen und die Modulstränge zentral verbunden werden können. Die Vorteile:

• einfache Wartung durch einen zentralen Wechselrichter
• Fernwartung möglich
   

Wie hoch sind die Kosten?

Durchschnittlich sollten etwa zehn bis fünfzehn Prozent der Gesamtkosten für die Photovoltaikanlage für Wechselrichter eingeplant werden. Einen Durchschnittswert erhalten Sie, wenn Sie pro Kilowatt installierter Leistung 300 Euro Wechselrichterkosten berücksichtigen.

Welche Aufgaben erfüllen Wechselrichter noch?

Optimierung der Leistung

Jede Photovoltaikanlage hat einen sogenannten Maximum Power Point (MPP). Dieser ist erreicht, wenn Strom und Spannung optimal zueinander passen, so dass die höchste Leistung erzielt wird. Mit Hilfe des Wechselrichters kann dieser MPP dauerhaft gehalten werden. Nur in Ausnahmefällen, zum Beispiel bei erforderlicher Kühlung, wird der MPP kurzzeitig verlassen. Durch die Einbindung des Wechselrichters kann bei der Umwandlung von Sonnenenergie die beste Leistung erzielt werden.

Überwachung des Netzes

Der Einsatz eines Wechselrichters ermöglicht, die Frequenz von 50 Hertz dauerhaft zu halten. Andernfalls könnten Ausfälle des sensiblen Stromnetzes drohen. Wechselrichter sind daher bei Photovoltaikanlagen gesetzlich vorgeschrieben. Sie überwachen die Frequenz, die Spannung und weitere für ein stabiles Netz erforderliche Parameter. Bei Abweichungen von Grenzwerten ist das Gerät in der Lage, die Leistung zum Schutz des Netzes zu reduzieren bzw. die Geräte vom Netz zu trennen.

Überwachung und Optimierung der Photovoltaikanlage

Eine Schnittstelle des Wechselrichters ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung der Anlage. So können Störungen schnell erkannt und behoben werden. Zudem wird so die Voraussetzung für die Verarbeitung der Daten in einem Energiemanagementsystem geschaffen, um einen größeren Teil des produzierten Stroms selbst zu nutzen.

Erhöhung der Sicherheit

Die im Wechselrichter integrierte Kühlfunktion schützt Geräte vor Überhitzung. Bei notwendigen Reparaturen oder Wartungsarbeiten können die Photovoltaikmodule mit Hilfe des Wechselrichters über eine Trennvorrichtung vom Netz getrennt werden. Einen Ein- und Ausschalter haben die Module nicht.

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