Wechselrichter sind ein zentrales Element jeder Photovoltaikanlage. Ohne sie könnte der erzeugte Solarstrom nicht ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden. Ihre Hauptaufgabe ist es, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom umzuwandeln.
Denn während Photovoltaikmodule Gleichstrom produzieren, benötigen die Stromnetze Wechselstrom. Der Wechselrichter übernimmt diese Wandlung und passt die Spannung an die Anforderungen des Stromnetzes an.
Für unterschiedlich große Photovoltaikanlagen gibt es verschiedene Bauarten von Wechselrichtern. Kleine Anlagen auf Privathäusern kommen oft mit einem Mikrowechselrichter für jedes Solarmodul aus. Größere Solarparks setzen dagegen auf leistungsfähigere Stringwechselrichter, die mehrere Module zusammenfassen.
Der Wechselrichter ist sozusagen das “Gehirn” einer PV-Anlage. Ohne ihn könnte der erzeugte Solarstrom nicht genutzt werden. Seine Funktionalität entscheidet maßgeblich über die Performance und den Ertrag der gesamten Photovoltaikanlage.
Aufgabe des Wechselrichters
Solarmodule erzeugen Gleichstrom, Stromnetze benötigen aber Wechselstrom. Daher ist die wichtigste Aufgabe des Wechselrichters, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom umzuwandeln.
Dazu wandelt der Wechselrichter zunächst die Stromrichtung um. Der Gleichstrom aus den Solarmodulen wird also in Wechselstrom gewandelt. Zusätzlich passt der Wechselrichter die Spannung an das Niveau des Stromnetzes an, in das die Solaranlage einspeist. Nur so kann der Solarstrom sicher und effizient ins öffentliche Netz eingespeist werden.
Der Wechselrichter ist somit unverzichtbarer Bestandteil jeder Photovoltaikanlage. Ohne Wechselrichter könnte der Solarstrom nicht genutzt werden.
Funktionsweise moderner Wechselrichter
Moderne Wechselrichter arbeiten nach einem völlig anderen Prinzip als früher. Anstatt mithilfe von Transformatoren die Spannung hin und her zu wandeln, kommen heute ausgeklügelte Schaltungen mit Halbleiter-Technologie wie IGBTs (Insulated Gate Bipolar Transistors) zum Einsatz.
Dadurch können die Wechselrichter extrem schnell zwischen Gleich- und Wechselstrom umschalten. Sie erzeugen aus dem Gleichstrom der Solarmodule einen synthetischen Wechselstrom mit der passenden Netzfrequenz. Gleichzeitig wird die Spannung auf das erforderliche Niveau angepasst.
Moderne Wechselrichter verfügen zudem über einen integrierten MPP-Tracker (Maximum Power Point Tracker), der die Solarmodule permanent überwacht und die Betriebspunkte so einstellt, dass jederzeit die optimale Stromausbeute erreicht wird. Selbst bei wechselnden Wetterbedingungen und Verschattungen wird so die maximal mögliche Leistung aus den Solarmodulen herausgeholt.
Durch diese Innovationen arbeiten moderne Wechselrichter sehr effizient und ermöglichen hohe Solarstrom-Erträge. Gleichzeitig sind sie kompakt, leicht und benötigen keine Wartung.
Netzstabilisierung durch Wechselrichter
Moderne Wechselrichter können nicht nur Wirkleistung, also nutzbaren Strom, ins Netz einspeisen. Sie können auch sogenannte Blindleistung bereitstellen, um die Netzspannung zu stabilisieren.
Blindleistung ist eine Art zusätzliche Kapazität, die Wechselrichter vorhalten können, um Schwankungen in der Netzspannung auszugleichen. Wenn die Netzspannung abfällt, kann der Wechselrichter kurzfristig mehr Blindleistung einspeisen und so die Spannung wieder anheben. Umgekehrt kann er bei zu hoher Netzspannung Blindleistung aus dem Netz aufnehmen.
Dadurch tragen moderne Wechselrichter aktiv zur Stabilisierung des Stromnetzes bei. Sie helfen Spannungsschwankungen im Netz abzufedern und Ausfälle zu vermeiden. Diese Fähigkeit zur Blindleistungsbereitstellung ist bei neueren Wechselrichtern bereits standardmäßig integriert.
Die Netzbetreiber können die Blindleistungsbereitstellung der Wechselrichter sogar aktiv steuern. So kann bei Bedarf kurzfristig zusätzliche Blindleistung abgerufen werden, um das Stromnetz zu stabilisieren. Die Wechselrichter tragen damit zu einer sicheren und zuverlässigen Stromversorgung bei.
Mikrowechselrichter
Mikrowechselrichter werden direkt an den einzelnen Solarmodulen angebracht. Sie eignen sich daher besonders für kleinere und modulare Photovoltaikanlagen.
Jeder Mikrowechselrichter wandelt dabei nur den Gleichstrom eines Moduls in Wechselstrom um. Das hat den Vorteil, dass Mismatch-Verluste durch unterschiedliche Modulleistungen vermieden werden.
Außerdem können bei einem Defekt die betroffenen Module einfach abgeschaltet werden, während der Rest der Anlage weiterläuft. Mikrowechselrichter haben typischerweise eine Leistung von bis zu 500 Watt.
Für größere Solaranlagen sind Mikrowechselrichter aufgrund der Vielzahl an Geräten jedoch weniger geeignet. Sie werden daher meist in kleineren, privat genutzten Anlagen bis ca. 10 kWp eingesetzt.
Stringwechselrichter
Stringwechselrichter werden bei größeren PV-Anlagen mit einer Leistung von mehreren Kilowatt bis Megawatt eingesetzt. Sie versorgen gleichzeitig mehrere Module beziehungsweise Strings, wodurch sich der Aufwand für Verkabelung und Installation im Vergleich zu Mikrowechselrichtern reduziert.
Die einzelnen Strings werden dabei parallel geschaltet, der Stringwechselrichter wandelt den Gleichstrom aller Strings zusammen in Wechselstrom um. Moderne Stringwechselrichter verfügen über einen MPP-Tracker für jeden einzelnen String, um die optimalen Betriebspunkte und damit die maximale Leistungsausbeute zu erreichen.
Stringwechselrichter eignen sich aufgrund ihrer Bauweise und Leistung besonders für große Freiflächenanlagen, Solarparks und PV-Kraftwerke. Durch die Parallelschaltung mehrerer Strings können auch unterschiedliche Solarmodultypen an einen Wechselrichter angeschlossen werden.
Die Leistung von Stringwechselrichtern reicht von einigen Kilowatt bis hin zu einigen Megawatt. Sie werden zentral in Wechselrichterstationen installiert und mittels Kabel mit den Solarmodulen verbunden. Für Wartung und Reparatur lassen sich die Wechselrichterkomponenten einfach austauschen.
Lebensdauer
Moderne Mikrowechselrichter haben in der Regel eine Lebensdauer von rund 25 Jahren. Dank der Verwendung von Halbleiter-Technologie und dem Wegfall von beweglichen Teilen sind sie sehr zuverlässig und langlebig.
Im Vergleich zu älteren Modellen mit Transformatoren ist die Lebensdauer heutiger Wechselrichter damit deutlich höher. Früher musste man nach 10-15 Jahren mit einem Defekt rechnen.
Trotz der hohen Zuverlässigkeit empfiehlt sich eine regelmäßige Wartung des Wechselrichters. Dabei sollte geprüft werden, ob alle Anschlüsse fest sitzen, die Lüfter sauber sind und die Elektronik noch einwandfrei funktioniert.
Mit einer professionellen Wartung alle 2-3 Jahre kann die Lebensdauer des Wechselrichters optimiert und das Risiko von Ausfällen minimiert werden.
Auswahl Wechselrichter
Die Auswahl des passenden Wechselrichters hängt von der Größe und Art der Photovoltaikanlage ab.
Leistung
Die Leistung des Wechselrichters sollte auf die maximale Leistung der Solarmodule abgestimmt sein. Üblicherweise liegt die Wechselrichterleistung 10-20% über der Nennleistung der Module. So kann die Anlage auch an sonnigen Tagen ihre maximale Leistung erbringen. Bei kleinen Anlagen bis 10 kWp kommen meist Ein- oder Zweiphasen-Wechselrichter zum Einsatz. Größere Anlagen ab 10 kWp nutzen Dreiphasen-Wechselrichter.
Modularität
Für kleine Anlagen auf Einfamilienhäusern eigenen sich Mikrowechselrichter, die direkt an jedes Solarmodul angeschlossen werden. Sie arbeiten modular und unabhängig voneinander. Das ermöglicht eine optimale Anpassung an Verschattungen und Modulausfälle. Bei größeren Anlagen sind zentrale Stringwechselrichter effizienter und kostengünstiger.
Anschlussart
In Deutschland müssen Wechselrichter mit einem galvanisch getrennten Trafo ausgestattet sein. Übliche Anschlussarten sind einphasiger Anschluss bis 10 kWp und dreiphasiger Anschluss für größere Anlagen. Der Anschluss sollte bereits bei der Planung berücksichtigt werden.
Zusatzfunktionen
Moderne Wechselrichter verfügen über zahlreiche Zusatzfunktionen wie integriertes Energiemanagement, Visualisierung, Fernwartung und Anbindung an Energiespeicher. Bei der Auswahl sollte auf die benötigten Funktionen geachtet werden.
Fazit
Der Wechselrichter ist das “Gehirn” einer Photovoltaikanlage. Er übernimmt die zentrale Aufgabe, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom umzuwandeln. Ohne Wechselrichter könnte der Solarstrom nicht ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.
Der Wechselrichter passt dabei nicht nur die Stromrichtung an, sondern regelt auch Spannung und Frequenz auf die erforderlichen Netzwerte. Zusätzlich optimiert er mit Hilfe des MPP-Trackers die Energieausbeute der Module. Moderne Wechselrichter erfüllen somit alle Voraussetzungen, damit der saubere Solarstrom sicher und effizient ins Netz eingespeist werden kann.
Je nach Größe und Art der Photovoltaikanlage kommen entweder Mikrowechselrichter für kleinere, modulare Systeme oder leistungsfähigere Stringwechselrichter für größere Solarstromanlagen zum Einsatz. Der passende Wechselrichter ist essenziell für den reibungslosen Betrieb einer PV-Anlage.
Häufige Fragen
Was macht ein Wechselrichter?
Ein Wechselrichter wandelt den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dadurch kann der Solarstrom in das Stromnetz eingespeist werden. Gleichzeitig passt der Wechselrichter die Spannung an und sorgt so für eine optimale Leistung der Anlage. Moderne Wechselrichter arbeiten auf Basis von Halbleitertechnik und verfügen über einen integrierten MPP-Tracker, der die Module immer im optimalen Arbeitspunkt hält.
Wann wird er benötigt?
Sobald Solarstrom ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden soll, ist ein Wechselrichter erforderlich. Ohne Wechselrichter könnte der Gleichstrom aus den Solarmodulen nicht in Wechselstrom für das Netz umgewandelt werden. Selbst für Inselanlagen ohne Netzanschluss ist oft ein Wechselrichter sinnvoll, um Wechselstrom für den Verbrauch bereitzustellen.
Warum braucht er Strom?
Der Wechselrichter selbst benötigt eine kleine Menge Strom für die eigene Elektronik und Steuerung. Bei modernen Geräten liegt dieser Eigenverbrauch allerdings nur bei 1-2% der Nennleistung. In der Nacht bezieht der Wechselrichter den benötigten Hilfsstrom aus dem Netz. Tagsüber wird dieser geringe Eigenbedarf aus der Solarstromerzeugung gedeckt.
Wie hoch ist die Lebensdauer?
Moderne Wechselrichter halten in der Regel mindestens 20 bis 25 Jahre. Hochwertige Geräte können eine Lebensdauer von 30 Jahren und mehr erreichen. Entscheidend sind die verwendeten Bauteile und die Kühlung. Professionelle Wechselrichter verfügen über leistungsfähige Kühlkörper und Lüfter. Regelmäßige Wartung erhöht zusätzlich die Zuverlässigkeit und Lebensdauer.
Was ist beim Anschluss zu beachten?
Der Anschluss sollte fachgerecht durch einen Elektroinstallateur erfolgen. Wichtig sind die korrekte Verkabelung, Potenzialausgleich und Absicherung. Der Wechselrichter benötigt außerdem einen geeigneten Wandmontageort, der für Kühlung sorgt und vor Nässe geschützt ist. Vor der Inbetriebnahme sollten alle Anschlüsse geprüft werden. Der Wechselrichter ist gemäß Herstellerangaben zu parametrieren.
James
Gründer von Balkonkraftwerk800W. Seit 2019 spezialisiere ich mich auf das Verfassen zahlreicher Solar-PV-Testberichte, PV-Produktvergleiche und Balkonkraftwerk-Ratgeber. Ich behalte stets eine objektive und unabhängige Perspektive bei.