Wechselrichter für Photovoltaikanlagen
Wechselrichter spielen eine essenzielle Rolle in jeder Solaranlage. Sie sind dafür zuständig, den durch Sonnenenergie erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, denn nur so kann dieser im Haushalt verwendet werden. Darüber hinaus verfügen moderne Wechselrichter auch über eine Vielzahl anderer Funktionen, die die Solaranlage steuern und regulieren, um zum Beispiel maximalen Ertrag erzielen zu können.
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Welche Funktionen erfüllt ein Wechselrichter?
Solaranlagen produzieren aufgrund ihres Aufbaus und ihrer Wirkungsweise Gleichstrom (oder DC = direct current), der, um entweder im eigenen Haus verwendet oder ins Stromnetz eingespeist werden zu können, zuerst in Wechselstrom (AC = alternate current) umgewandelt werden muss. Diese essentielle Aufgabe übernimmt der Wechselrichter und bildet damit ein unabkömmliches Kernstück jeder Solaranlage. Moderne Wechselrichter können allerdings mehr als nur Strom umzuwandeln und erfüllen gleich mehrere zusätzliche Funktionen:
- Steuerung und Überwachung der gesamten Photovoltaikanlage inklusive Erfassung aller Betriebsdaten
- Maximierung des Gesamtwirkungsgrads der Anlage
- Automatische Unterbrechung der Netzeinspeisung und Trennung vom Netz, wenn notwendig
- Manche Wechselrichter erlauben auch das Umschalten von Netz- auf Notstrom bei Stromausfällen
In diesem Artikel sprechen wir hauptsächlich von sogenannten Stringwechselrichtern, worum es sich dabei genau handelt, wird weiter unten noch ausführlich erklärt.
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Aufbau eines Wechselrichters
Wechselrichter für Solaranlagen haben eine „Eingangsseite“ für Gleichstrom, an der sich ein oder mehrere von einem Mikroprozessor gesteuerte Gleichstromsteller befinden. Strom, der über diese Seite eingespeist wird, wird im Wechselrichter zu Wechselstrom umgewandelt und an die Ausgangsseite weitergeleitet. Erst jetzt kann der Solarstrom verwertet werden.
Um Strom in das öffentliche Stromnetz einspeisen zu können, muss der Wechselrichter eine netzidentische Wechselspannung aufbauen können - und vom Netzbetreiber anerkannt werden. Achten Sie daher darauf, dass das von Ihnen gekaufte Modell Ihren Anforderungen entspricht.
Modelle und Ausführungen von Wechselrichtern
Um sich wirtschaftlich zu rentieren, müssen Wechselrichter für Solaranlagen gewisse Anforderungen erfüllen. Moderne Modelle sind in der Lage, sich flexibel an die Menge des erzeugten Solarstroms anzupassen und immer einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. So kann sowohl bei hohen (direkte Sonneneinstrahlung) als auch bei niedrigen Eingangsspannungen (schlechte Wetterlage, Wolken) das Maximum aus der Photovoltaikanlage herausgeholt werden. Es empfiehlt sich also, den Wechselrichter dem Standort und der Größe der Solaranlage anzupassen, damit seine Eigenschaften den gegebenen Anforderungen gerecht werden können. Sich gut zu informieren oder einen Experten zu Rate zu ziehen, kann große Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit der Solaranlage insgesamt haben!
Alle hier von uns genannten Wechselrichter sind Komponenten von netzwerkgekoppelten Photovoltaikanlagen, da wir, wie im Artikel zu Solarbatterien angesprochen, Inselanlagen nur bedingt empfehlen. Sollten Sie sich dennoch für eine solche Anlage interessieren, kontaktieren Sie uns gerne für eine individuelle Beratung.
Stringwechselrichter
Wenn mehrere Solarmodule in einer Reihe verbunden werden, spricht man von einem sogenannten String. Ein Stringwechselrichter verbindet diese Kette an verbundenen Modulen dann mit dem privaten oder öffentlichen Stromnetz. Diese Art von Wechselrichtern ist weit verbreitet, da sie ein guter Preis – Leistungsverhältnis haben und sich in vielen verschiedenen Anlagen sinnvoll einsetzen lassen. Sie eignen sich etwa für kleinere Haushaltssysteme genauso wie für große Freiflächenanlagen.
Hybridwechselrichter
Bei neuen Anlagen, wie Otovo sie plant, kommt heute standardmäßig ein Hybridwechselrichter zum Einsatz. Dieses Gerät ist eine "2-in-1-Lösung": Es wandelt den Solarstrom um und managt gleichzeitig den Batteriespeicher. Dies ist die effizienteste und modernste Art, ein Speichersystem zu betreiben.
Mikrowechselrichter
Bei kleinen Solaranlagen mit wenigen Solarmodulen, oder bei besonders verwinkelten Dächern, können auch Mikrowechselrichter mit jedem einzelnen Solarmodul verbunden. Somit verfügt jedes Modul über seinen eigenen Wechselrichter, was auch bei Anlagen mit unterschiedlichen Ausrichtungen von Nutzen sein kann. Zudem erlaubt es der flexible Einsatz von Mikrowechselrichtern, komplexe und verwinkelte Dächer (etwa mit Gauben oder Dachvorsprüngen) sinnvoll mit Modulen zu belegen.
Batteriewechselrichter
Zur Nachrüstung bestehender Anlagen wird hingegen ein separater Batteriewechselrichter verwendet. Dieser wird zusätzlich zum bereits vorhandenen Solar-Wechselrichter installiert, um die Anlage mit dem Speicher zu verbinden. Er regelt das Laden sowie Entladen der Batterie und kontrolliert als intelligente Schnittstelle die Energieflüsse im Hausnetz.
Spare Stromkosten mit der eigenen PV-Anlage!Wo wird der Wechselrichter für die PV-Anlage angeschlossen?
Die Wahl des optimalen Montageorts für den Wechselrichter ist entscheidend für dessen Leistung und Lebensdauer. Folgende Kriterien sind dabei zu beachten:
- Kabelwege: Um Leistungsverluste zu minimieren, sollte der Abstand zum Zählerschrank möglichst kurz sein.
- Temperatur & Belüftung: Ein kühler, trockener und gut belüfteter Ort (z.B. Keller, Garage oder eine schattige Außenwand) ist ideal. Zu hohe Umgebungstemperaturen reduzieren die Leistung und Lebensdauer des Geräts.
- Witterungsschutz: Moderne Wechselrichter sind zwar wetterfest (Schutzart IP65), sollten aber dennoch vor direkter Sonneneinstrahlung und Regen geschützt montiert werden.
- Geräuschentwicklung: Obwohl neue Geräte sehr leise sind, empfehlen wir, den Wechselrichter nicht an Wänden anzubringen, die direkt an Schlaf- oder Wohnräume grenzen.
Wichtiger Hinweis: Der elektrische Anschluss Ihrer Anlage muss aus Sicherheits- und Gewährleistungsgründen immer von einem zertifizierten Elektro-Fachbetrieb durchgeführt werden.
Was ist MPP Tracking und welche Rolle spielt es für intelligente Wechselrichter?
MPP ist die Abkürzung für Maximum Power Point. Das ist der magische Punkt, an dem Ihre Solarmodule unter den aktuellen Bedingungen (Sonneneinstrahlung, Temperatur) die maximal mögliche Leistung liefern. Da sich dieser Punkt ständig ändert, ist eine intelligente Steuerung notwendig.
Die Aufgabe des MPP-Trackers:
Der MPP-Tracker ist das "Gehirn" im Wechselrichter. Er analysiert permanent die Leistung der angeschlossenen Solarmodule und passt die Systemspannung so an, dass immer der optimale Arbeitspunkt getroffen wird. So wird sichergestellt, dass kein Watt an Leistung verschenkt wird.
Moderne Wechselrichter können noch mehr:
Standardmäßig besitzen hochwertige Wechselrichter heute zwei oder mehr unabhängige MPP-Tracker. Der große Vorteil: Sie können damit zwei verschiedene Modulstränge (z.B. von einem Ost- und einem Westdach) separat und ohne gegenseitige Beeinträchtigung optimieren. Dies maximiert den Gesamtertrag Ihrer Anlage erheblich.
Wie lässt sich der Wirkungsgrad eines Wechselrichters vergleichen?
Der Wirkungsgrad des Wechselrichters spielt eine entscheidende Rolle für den Ertrag der gesamten Anlage. Er kontrolliert die maximal mögliche Energieumwandlung der Solaranlage und damit verbunden die Wirtschaftlichkeit derselben. Erbringt der Wechselrichter nicht seine vollständige Leistung, leidet der Wirkungsgrad der Photovoltaikanlage als Ganzes. Abhängig vom Standort und den verschiedenen, unter anderem technischen Gegebenheiten kann der Wechselrichter sein ganzes Potenzial entfalten oder auch nicht.
Um den Wirkungsgrad der Geräte vergleichbar zu machen, wurde vor einigen Jahren der „europäische Wirkungsgrad“ eingeführt, der es erlaubt, einen Mittelwert bei unterschiedlichen Teilleistungen zu vergleichen. Diese Mittelwerte werden unter Einbeziehung durchschnittlicher europäischer Temperatur- und Wetterschwankungen erhoben.
Unverzichtbar, und Qual der Wahl für Laien
Wechselrichter sind unverzichtbare Bestandteile jeder Photovoltaikanlage und erfüllen eine Vielzahl von Funktionen. Welche Funktionen das genau sind und welches Modell sich für welche Anlage eignet, hängt von vielen verschiedenen Faktoren ab. Das Angebot an Wechselrichtern ist in den letzten Jahren massiv gestiegen und für Laien beinahe unüberschaubar geworden. Den perfekten Wechselrichter für die eigene Anlage zu finden, kann dementsprechend eine langwierige und schwierige Aufgabe sein. Unsere Empfehlung ist es also, sich beim Kauf professionelle Hilfe zu holen. Wer das Optimum aus seiner Solaranlage holen möchte, tut gut daran, auf den Rat von Experten zu hören, denn jede Anlage ist anders, was allgemeine Kaufempfehlungen eigentlich unmöglich macht.