Wechselrichter

Da der von den PV-Modulen erzeugte Strom Gleichstrom (DC) ist, muss man ihn in einen einphasigen oder dreiphasigen Wechselstrom (AC) umwandeln um ihn für das öffentliche Stromnetz nutzbar zu machen. Der Wechselrichter (DC-AC-Wandler) übernimmt diese Aufgabe. Dabei wird die Spannung und Frequenz (230V und 50Hz) des eingespeisten Stroms an das jeweilige Netz angepasst. Außerdem ist der der Wechselrichter als intelligenter System-Manager auch für die grobe Ertragsüberwachung und das Netzmanagement verantwortlich. 

In den meisten modernen Wechselrichtern ist ein MPP-Tracking verbaut. Dieses sorgt für eine Spannungsanpassung um so die maximale Leistung zu erzielen. Ein wichtiger Punkt für die Wirtschaftlichkeit ist der Wirkungsgrad in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung Die Größenordnung für übliche Wirkungsgrade bei modernen Wechselrichtern liegt zwischen 95-98%.

Der Wechselrichter sollte leicht zugänglich und nicht in Wohnräumen installiert sein, da er im Betrieb relativ laut ist. Ein kühler, trockener Standort mit guter Belüftung und wenig Staub schützt den Wechselrichter vor Leistungsabfällen und gewährleistet einen effizienten Betrieb der Photovoltaikanlage.

Wechselrichterkonzepte

Die Wahl des Wechselrichterkonzepts wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst, wie der Größe der Anlage, dem spezifischen Anwendungsfall und der Verschattungssituation. Im Allgemeinen kann man zwischen zentralen und dezentralen Wechselrichterkonzepten unterscheiden.

Eine allgemeingültige Empfehlung für ein bestimmtes Konzept ist jedoch schwierig. Es gibt jedoch einige Überlegungen, die für oder gegen ein bestimmtes Konzept sprechen können. Wichtig ist stets, die einzelnen Komponenten optimal aufeinander abzustimmen.

Nachfolgende Grafik soll beim Treffen einer Entscheidung helfen:

Auswahl nach Standortbedingungen

Bei Modulwechselrichtern hat jedes PV-Modul seinen eigenen Wechselrichter und kann individuell auf die spezifische Leistung des Moduls reagieren. Dies ist besonders vorteilhaft bei kleinen Anlagen von 100 Wp bis etwa 1,5 kWp, in denen die Module aufgrund unterschiedlicher Ausrichtung oder Verschattung unterschiedliche Leistungen erbringen. Ein Vorteil mehrerer Modulwechselrichter ist, dass keine Gleichstromverkabelung zwischen den Modulen erforderlich ist; jedoch wird die gesamte Anlage dadurch anfälliger für Störungen.

String- oder Strangwechselrichter werden an mehrere Stränge von in Reihe geschalteten Modulen angeschlossen und sind ideal, wenn diese Stränge ähnliche Ausrichtungen, Verschattung und Modulanzahlen aufweisen. Diese Wechselrichter verfügen über einen einzigen MPP-Tracker (wobei Multi-String-Wechselrichter mehrere haben können) und erreichen höhere Wirkungsgrade als Modulwechselrichter. Zudem machen sie die Gesamtanlage weniger störanfällig, da weniger Wechselrichter benötigt werden. String-Wechselrichter sind daher die bevorzugte Wahl für Haus- und kleine Gewerbeanlagen bis zu 100 kWp.

Auswahl nach Größe der PV-Anlage

Bei sehr kleinen PV-Anlagen, wie etwa Komplettsystemen für mobile Anwendungen, werden üblicherweise Sinuswechselrichter verwendet. Diese wandeln die Solarstrom- oder Batteriespannung in einen sinusförmigen Spannungsverlauf um, der für den Betrieb von Haushaltsgeräten im Campingwagen geeignet ist. Ohne einen solchen Sinuswandler könnten angeschlossene Geräte gestört oder beschädigt werden.

Im Gegensatz dazu kommen in sehr großen Photovoltaikanlagen, wie Solarparks, Zentralwechselrichter mit einer Nennleistung von mindestens 100 kW zum Einsatz. Diese Wechselrichter sind häufig modular aufgebaut, werden in wettergeschützten Gebäuden untergebracht und erzielen in Großanlagen mit einheitlichen Aufstellungs- und Ausrichtungsbedingungen hohe Wirkungsgrade. Der Nachteil hierbei ist, dass bei einer Störung des Zentralwechselrichters die gesamte Anlage außer Betrieb ist.

Auswahl nach Anlagenzweck

Inselwechselrichter werden dort eingesetzt, wo eine netzunabhängige Stromversorgung notwendig ist, beispielsweise auf Berghütten, in mobilen Geräten oder als Notstromversorgung. Diese Wechselrichter können unabhängig vom Stromnetz betrieben werden und schalten sich nach einem vom Wechselrichter bestimmten Takt ein und aus.

Im Gegensatz dazu gibt es fremdgeführte Wechselrichter, die hauptsächlich dazu verwendet werden, Solarstrom in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Diese Wechselrichter erzeugen netzsynchronen Wechselstrom und benötigen dafür eine feste Wechselspannung aus dem Netz als Referenz. Fremdgeführte Wechselrichter können daher auch systemische Netzdienstleistungen erbringen.

Mehr Informationen zu den Wechselrichterarten

Weitere Auswahlkriterien beim Erwerb von Wechselrichtern

Vor dem Kauf eines Wechselrichters ist es wichtig, die technischen Anforderungen des spezifischen Einsatzfalls korrekt zu berechnen und auszulegen. Erst danach sollte der Wirkungsgrad des Wechselrichters, wie vom Hersteller angegeben, als Auswahlkriterium herangezogen werden, um den effizientesten Wechselrichter zu finden.

Neben dem Wirkungsgrad spielen auch die Lebensdauer sowie die Garantie- und Serviceleistungen eine entscheidende Rolle. Ein Austausch eines Wechselrichters kann erhebliche Kosten verursachen, und Reparaturen können zu Ertragsausfällen der PV-Anlage führen. Daher ist es ratsam, auf eine kostenlose Garantie von mindestens 5 Jahren zu achten, mit der Möglichkeit, diese gegen Aufpreis auf bis zu 20 Jahre zu verlängern.

Hilfreich bei der Auswahl eines Wechselrichters können verschiedene Tests sein, die sowohl technische als auch wirtschaftliche Kriterien bewerten. Ein bekannter Test ist der von der Fachzeitschrift Photon, die in ihren Wechselrichter-Tests versucht, alle genannten Kaufaspekte zu berücksichtigen.