Der Wechselrichter – das Herzstück der PV-Anlage

Der Wechselrichter ist das Herzstück einer jeden Photovoltaikanlage. Ohne ihn könnte der in der Anlage erzeugte Gleichstrom nicht genutzt werden. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um. Dadurch wird es möglich, den Solarstrom entweder ins öffentliche Stromnetz einzuspeisen oder ihn direkt im Haushalt zu verbrauchen.

Der Wechselrichter übernimmt also eine zentrale Funktion, da er erst die Nutzung des Solarstroms ermöglicht. Ohne Wechselrichter wäre eine PV-Anlage wirkungslos. Deshalb wird er auch oft als “Gehirn” oder “Herzstück” der Anlage bezeichnet. Beim Kauf und bei der Wartung einer PV-Anlage kommt es daher ganz wesentlich auf den Wechselrichter an. In diesem Artikel erfahren Sie alles Wissenswerte rund um Wechselrichter für Photovoltaikanlagen.

Funktion des Wechselrichters

Der Wechselrichter ist das Herzstück jeder Photovoltaikanlage. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Nur so kann der Solarstrom in das öffentliche Stromnetz eingespeist oder direkt vor Ort genutzt werden. Ohne Wechselrichter könnte der Gleichstrom aus der PV-Anlage nicht verwendet werden.

Durch die Umwandlung des Gleichstroms in Wechselstrom mit einer Frequenz von 50 Hertz wird der Solarstrom netzkonform. Das bedeutet, er kann nahtlos mit dem Wechselstrom aus konventionellen Kraftwerken zusammenarbeiten. So kann sauberer Solarstrom einen Teil des Energiebedarfs vor Ort oder des öffentlichen Netzes decken und fossile Energieträger einsparen.

Weitere Aufgaben des Wechselrichters

Der Wechselrichter übernimmt neben der Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom noch weitere wichtige Aufgaben in der PV-Anlage:

• Leistungsoptimierung: Moderne Wechselrichter optimieren die Leistung der Solarmodule, indem sie die Betriebspunkte der Module so einstellen, dass die Energieausbeute maximiert wird.

• Netzüberwachung: Der Wechselrichter überwacht ständig die Netzparameter wie Spannung und Frequenz. Bei Abweichungen wird die Einspeisung gedrosselt oder unterbrochen, um eine Beschädigung des Wechselrichters oder des Netzes zu verhindern.

• Ertrags- und Anlagenüberwachung: Viele Wechselrichter verfügen über Monitoring-Funktionen, mit denen sich Daten wie aktuelle Leistung, Tages- und Gesamterträge ablesen und auswerten lassen.

• Sicherheit: Durch schnelles Abschalten bei Überlastung, Überhitzung oder Fehlfunktionen sorgt der Wechselrichter für Betriebssicherheit und Schutz vor Schäden. Auch Einspeisemanagement und Spannungsregelung tragen zur Netzsicherheit bei.

Durch diese Zusatzfunktionen trägt der Wechselrichter maßgeblich zu einem effizienten und sicheren Betrieb der gesamten PV-Anlage bei.

Kosten des Wechselrichters

Die Kosten für den Wechselrichter machen etwa 10-15% der Gesamtkosten einer Photovoltaikanlage aus. Als Faustregel kann man von etwa 300€ pro kWp Leistung der Anlage ausgehen.

Bei einer 10 kWp Anlage wären das also rund 3.000€ für den Wechselrichter. Je größer die Anlage, desto günstiger wird der Preis pro kWp in der Regel. Auch die Art des Wechselrichters hat Einfluss auf die Kosten.

Einfache Stringwechselrichter sind in der Anschaffung günstiger als Modul- oder Zentralwechselrichter. Letztere punkten allerdings durch zusätzliche Features und höhere Effizienz.

Beim Vergleich von Angeboten sollte man neben den reinen Kosten auch auf die Qualität und die erwartete Lebensdauer achten. Billigere Modelle halten oft nicht so lange wie Markenprodukte mit mehr Garantie.

Verschiedene Wechselrichtertypen

Es gibt grundsätzlich drei verschiedene Bauarten von Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen:

Stringwechselrichter

Stringwechselrichter werden für jedes Photovoltaik-Modulstrang einer Anlage separat eingesetzt. Sie wandeln den Gleichstrom jedes einzelnen Modulstrangs in Wechselstrom um. Die Vorteile sind eine hohe Effizienz, da die Umwandlung auf Modulstrangebene geschieht sowie eine hohe Ausfallsicherheit. Fällt ein Stringwechselrichter aus, sind nur die Module dieses Stranges betroffen. Nachteile sind höhere Kosten durch die hohe Anzahl an Wechselrichtern.

Modulwechselrichter

Bei Modulwechselrichtern ist für jedes einzelne Photovoltaikmodul ein kleiner Wechselrichter integriert. Dies ermöglicht eine sehr genaue Anpassung an die Leistung jedes Moduls sowie einen hohen Wirkungsgrad. Allerdings ist der Aufwand für Installation und Wartung durch die Vielzahl an kleinen Wechselrichtern sehr hoch. Die Kosten sind ebenfalls höher als bei Stringwechselrichtern.

Zentralwechselrichter

Der Zentralwechselrichter ist die gebräuchlichste Bauart. Hier wird der Gleichstrom aller Module zentral für die gesamte Anlage in Wechselstrom umgewandelt. Das ist kostengünstig und einfach zu installieren. Allerdings ist die Ausfallsicherheit geringer, da bei einem Defekt des Zentralwechselrichters die ganze Anlage ausfällt.

Stringwechselrichter

Stringwechselrichter werden an jedem String (Modulreihe) der PV-Anlage installiert. Sie wandeln den Gleichstrom jedes Strings separat in Wechselstrom um.

Funktionsweise

Bei Stringwechselrichtern sitzt an jedem String ein kleiner Wechselrichter, der nur die Module dieses Strings versorgt. So kann bei Verschattung oder Defekt die Leistung jedes Strings separat optimiert werden. Stringwechselrichter kommen meist bei größeren Anlagen zum Einsatz.

Vor- und Nachteile

Vorteile:

• Hoher Wirkungsgrad durch stringweise Leistungsoptimierung
• Defekte Module oder Strings beeinträchtigen nicht die Gesamtanlage
• Flexible Erweiterung und Austausch einzelner Strings möglich

Nachteile:

• Höhere Kosten durch mehr Wechselrichter
• Komplexere Verkabelung und Montage
• Mehr Platzbedarf durch dezentrale Wechselrichter

Modulwechselrichter

Die Modulwechselrichter, auch String-Wechselrichter genannt, sind direkt in jedes einzelne Solarpanel integriert. Sie wandeln den Gleichstrom des jeweiligen Moduls sofort in Wechselstrom um.

Funktionsweise

Der Vorteil dieses dezentralen Konzepts ist, dass jeder String-Wechselrichter die Leistung seines Moduls optimal ausnutzen kann. Schatten auf ein Panel wirkt sich nicht auf die anderen aus. Allerdings kann die Anlage insgesamt nur so viel Leistung erbringen, wie der kleinste String-Wechselrichter verarbeiten kann.

Vor- und Nachteile

Vorteile:

• Unabhängigkeit der einzelnen Module voneinander
• Flexiblere und einfachere Installation
• Höherer Wirkungsgrad durch optimale Anpassung

Nachteile:

• Höhere Kosten pro Watt Peak Leistung
• Komplexeres System durch viele kleine Wechselrichter
• Wartungsaufwand bei Defekt eines Wechselrichters

Insgesamt eignen sich Modulwechselrichter gut für kleinere Anlagen und bei schwierigen Dachformen oder Teilverschattungen. In großen Freiflächenanlagen werden jedoch meist günstigere Zentralwechselrichter eingesetzt.

Zentralwechselrichter

Ein Zentralwechselrichter ist zuständig für die Umwandlung des gesamten von der PV-Anlage erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom.

Funktionsweise

Bei einem Zentralwechselrichter wird der von allen Solarmodulen erzeugte Gleichstrom über ein Kabel bis zum Wechselrichter geleitet. Dort wandelt dann der Zentralwechselrichter den gesamten Gleichstrom für die Einspeisung in das Stromnetz oder die Nutzung im Haushalt in Wechselstrom um.

Vor- und Nachteile

Ein Vorteil des Zentralwechselrichters ist, dass durch die Zusammenführung des gesamten Gleichstroms in einem Gerät die Umwandlung optimal und effizient erfolgen kann. Außerdem ist die Überwachung und Wartung einfacher, da nur ein Gerät vorhanden ist.

Nachteile sind höhere Verluste durch lange Gleichstromleitungen sowie Ausfallrisiken, da bei einem Defekt der gesamte Wechselrichter ausfällt. Bei dezentralen Lösungen ist die Stromerzeugung flexibler aufteilbar und Störungen betreffen nur einen Teil des Systems.

Tipps beim Kauf

Beim Kauf eines Wechselrichters für die eigene Photovoltaikanlage sollte man unbedingt einen Fachbetrieb konsultieren. Der Elektriker kann die Anlage als Ganzes betrachten und den passenden Wechselrichter empfehlen.

Wichtig ist, dass der Wechselrichter optimal auf die PV-Module und die eigene Stromnutzung abgestimmt ist. Entscheidend sind hier Faktoren wie die installierte Leistung, der gewünschte Autarkiegrad und die Ausrichtung der Module. Der Fachbetrieb berät umfassend und findet den idealen Wechselrichter für die jeweilige Anlage.

Sollte es einmal zu einem Defekt am Wechselrichter kommen, sollte man ebenfalls den Fachbetrieb kontaktieren. Die Elektriker können die Ursache ermitteln und das Problem schnell beheben. Bei älteren Modellen ist oft ein Austausch empfehlenswert. Der Fachbetrieb kümmert sich dann fachgerecht um die Demontage und die Installation eines neuen Wechselrichters.

So stellt man sicher, dass der Wechselrichter als Herzstück der PV-Anlage immer optimal arbeitet und keine Gefahr darstellt. Mit kompetenter Beratung und regelmäßiger Wartung hat man lange Freude an der eigenen Solaranlage.

Wartung und Lebensdauer

Regelmäßige Wartung ist wichtig, um die Funktion und Lebensdauer des Wechselrichters zu erhalten. Die Wartung sollte idealerweise einmal jährlich durch einen Fachbetrieb erfolgen.

Bei der Wartung wird der Wechselrichter auf Verschmutzungen überprüft und falls nötig gereinigt. Oft sammelt sich Staub in den Lüftergittern, der die Kühlung beeinträchtigen kann. Zudem werden alle Anschlüsse, Kabel und Klemmen auf festen Sitz kontrolliert.

Der Fachbetrieb überprüft auch die elektronischen Komponenten und tauscht gegebenenfalls defekte Teile aus. Bei hochwertigen Wechselrichtern ist dies allerdings selten nötig. Insgesamt lässt sich durch die regelmäßige Wartung die Lebensdauer des Wechselrichters deutlich verlängern.

Viele Hersteller geben eine Garantie von 5 bis 10 Jahren auf ihre Wechselrichter. Mit guter Wartung halten die meisten Modelle aber 15 Jahre oder länger. So rentieren sich die jährlichen Wartungskosten durch die verlängerte Nutzungsdauer des Wechselrichters.

Fazit

Der Wechselrichter ist ein wichtiger Bestandteil jeder Photovoltaikanlage. Er wandelt den Gleichstrom, der von den Solarmodulen erzeugt wird, in Wechselstrom um. So wird der Solarstrom nutzbar gemacht und kann entweder direkt vor Ort verbraucht oder ins Stromnetz eingespeist werden.

Ohne Wechselrichter könnte der erzeugte Solarstrom nicht genutzt werden. Daher ist es empfehlenswert, beim Kauf einer PV-Anlage auf einen leistungsstarken und zuverlässigen Wechselrichter zu achten. Er sollte optimal auf die Solarmodule und den Verbrauch abgestimmt sein.

Mit einem guten Wechselrichter lässt sich der Ertrag der Photovoltaikanlage maximieren. Zudem überwacht er auch die Sicherheit und kann bei Störungen abschalten. Regelmäßige Wartung und Reinigung sind wichtig, um die Funktionsfähigkeit und Lebensdauer des Wechselrichters zu erhalten.

Als Herzstück der Anlage wird mit der Wahl eines geeigneten Wechselrichters ein wichtiger Grundstein für eine effiziente und ertragreiche Solarstromerzeugung gelegt.