Das Herzstück einer jeden Photovoltaikanlage - der Wechselrichter

Was ist ein Solarwechselrichter?

Als Solarwechselrichter bezeichnet man ein Gerät, das die Gleichspannung aus Solarmodulen in eine Wechselspannung umwandelt und in das Stromversorgungsnetz einspeist. Der Wechselrichter ist damit das Herzstück und ein wichtiger Teil einer Photovoltaikanlage. Auf der DC-Eingangsseite befindet sich üblicherweise ein Gleichspannungswandler mit einem MPPT (Maximum-Power-Point-Tracker), den ein Mikrocontroller steuert und der den Zwischenkreis speist. Auf der Ausgangsseite befindet sich ein ein- oder dreiphasiger Wechselrichter, welcher in das Niederspannungsnetz oder in das Mittelspannungsnetz einspeist und sich automatisch mit dem Stromnetz synchronisiert.

Eine Übersicht über die unterschiedlichen Wechselrichtertypen

- Modulwechselrichter (engl. micro-inverter)

Jedes einzelne Solarmodul hat einen eigenen einphasigen Wechselrichter, der in die Anschlussdose integriert sein kann. Dabei handelt es sich um einen DC-DC-Wandler, dessen Sinn darin besteht, die Spannung so einzustellen, dass das angeschlossene Modul in seinem Maximum-Power-Point (MPP) betrieben wird. Dies kann bei Photovoltaikanlagen sinnvoll sein, die aus unterschiedlich ausgerichteten oder unterschiedlich verschatteten Teilfeldern bestehen, beispielsweise bei mit Solarmodulen beschichteten Wohnmobilen.

- Strangwechselrichter (engl. String Inverter)

Der am meisten eingesetzte Wechselrichtertyp für Einfamilienhäuser ist der Strangwechselrichter. Ein zumeist einphasiger Wechselrichter, der die Energie von einem Strang oder wenigen Strängen von Solarmodulen in ein Stromnetz einspeist.

- Multistrang Wechselrichter

Durch das Bündeln von Modulen unter gleichen Bedingungen, werden Verluste und Verschattungseinbußen minimiert. Setzt man sogenannte Multistring-Wechselrichter ein, verfügt der Wechselrichter sogar über mehrere MPP-Tracker. Hierdurch hat man die Möglichkeit mehrere Strings, mit unterschiedlicher Modulneigung und Ausrichtung, in einem Wechselrichter zu integrieren.

- Zentralwechselrichter

Eine große elektrische Anlage, oft im Format eines Schaltschrankes, aber auch als Station in Containerbauweise, die meist ab Spitzenleistungen von 30 kW bis über 100 kW eingesetzt wird. Der modulare Aufbau vereinfacht nötige Reparaturen.

- Hybridwechselrichter

Kombination aus Wechselrichter und internem oder externen Speicherakkumulatoren. Hierdurch ergeben sich die Möglichkeiten der unterbrechungsfreien Stromversorgung, sowie die Optimierung des Selbstverbrauch im Einspeisebetrieb, da überschüssiger Strom der über den Tag anfällt, in Zeiten benutzt werden kann, in denen die Solargeneratoren keine oder nicht ausreichende Stromversorgung gewährleisten können.

Bekannte Wechselrichterhersteller

  • SMA
  • Fronius
  • SolarEdge
  • Kaco
  • Kostal
  • Envertech

Optimale Auslegung von Wechselrichtern

Die Auslegung eines Wechselrichters richtet sich nach vier Kriterien:

  • Eingangsleistung der Module
    Die Leistung, die die Strings oder der Generator erbringen, sollte unter der maximalen Leistung des Wechselrichters liegen. Meist wird mit einem Faktor zwischen Modulleistung und Nennleistung des Wechselrichters von 0,9 bis 1,2 gerechnet.
  • Maximale Modulanzahl
    Diese ist abhängig von der maximalen Gleichstrom-Eingangsspannung des Wechselrichters. Achtung: Die Spannung steigt bei niedrigen Temperaturen. Die Leerlaufspannung sollte immer unter der maximalen Eingangsspannung des Wechselrichters liegen.
  • Minimale Modulanzahl
    Die Spannung der Solarmodule ist am Maximum Power Point am höchsten. Die MPP-Spannung des Wechselrichters muss durch eine entsprechend hohe Anzahl an Modulen immer übertroffen werden.
  • Anzahl paralleler Stränge
    Wird bestimmt durch den maximalen Eingangsstrom des Wechselrichters, da dieser immer größer sein muss als der Solargeneratorstrom.