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Der Wechselrichter einer Photovoltaikanlage hat primär die Aufgabe, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Wir erklären in diesem Artikel, warum das nötig ist, wie es funktioniert, und welche Arten von PV-Wechselrichtern es gibt.
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Eine Photovoltaikanlage produziert systembedingt Gleichstrom. Da viele Geräte im Haushalt Wechselstrom nutzen, muss der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Bei einer Solaranlage, genauer gesagt einer Photovoltaikanlage, übernimmt diese Aufgabe der Photovoltaik- oder PV-Wechselrichter. Neben der Umwandlung überwacht er zudem die Einspeisung von gewonnenem Solarstrom ins öffentliche Netz. Bei Netzstörungen oder einem Netzausfall kann das Gerät die Hausanlage mechanisch von der öffentlichen Versorgungsanlage trennen.
Ein Photovoltaik-Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in der Regel in Wechselstrom um. Er kann ihn aber auch in Dreiphasenwechselstrom, besser bekannt unter Drehstrom, umwandeln. Dieser eignet sich für höhere Leistungsbereiche wie Hochspannung-Übertragungsnetze oder Niederspannungsnetze. Sollte hingegen der Wechselstrom in Gleichstrom umgewandelt werden, kommt ein Gleichrichter zum Einsatz.
Zu den am häufigsten verwendeten Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern gehören:
Bei einem Modulwechselrichter wird ein Photovoltaik-Wechselrichter je Solarmodul eingesetzt. Der Vorteil dieser Bauart liegt vor allem in der Optimierungsmöglichkeit für jedes einzelne Modul. Gleichzeitig sind die Investitionskosten wesentlich höher als bei anderen Arten. Kommt es zur Störung, kann die Fehlersuche viel Zeit in Anspruch nehmen.
Ein Trafowechselrichter hält den Gleich- und Wechselstromkreis des Versorgunsnetzes und der PV-Anlage getrennt voneinander, was als Überspannungsschutz für die Solaranlage dient. Trafowechselrichter können außerdem sowohl an positiv wie auch negativ geladene PV-Module angeschlossen werden. Das ist insbesondere für spezielle Dünnschicht-Paneele wichtig. Diese setzen eine negative Erdung voraus.
Trafolose Bauteile sind gegenüber Trafowechselrichtern leichter und verfügen über einen höheren Wirkungsgrad. Darüber hinaus sind sie akustisch kaum hörbar. Andererseits lassen sie sich nicht an sowohl positiv als auch negativ geladene Photovoltaik-Module anschließen.
Im Gegensatz zu einem Stringwechselrichter werden bei einem Multistring Solar-Wechselrichter mehrere Strings (Stränge, Reihen) an ein Gerät angebunden. Die spezielle Bauart kommt somit auch für größere Anlagen infrage.
Handelt es sich bei der Anlage um eine große und homogene Anlage, bei der alle Strings gleich ausgerichtet sind, kommt häufig ein zentraler Photovoltaik-Wechselrichter zum Einsatz. Dort kann er gute Wirkungsgrade erzielen und lässt sich darüber hinaus gut warten.
Der Markt für Stromumwandler bietet Besitzern einer PV-Anlage zahlreiche Möglichkeiten. Neben dem Funktionsumfang unterscheiden sich die kleinen Geräte in ihrer Nennleistung. Auch der Wirkungsgrad sowie die Spannungsbereiche sind je nach Modell anders ausgelegt. Die optimale Leistung einer Photovoltaikanlage hängt wesentlich von der Auslegung des dazugehörigen Stromwechselrichters ab. Um das für die Anlage passende Bauteil zu finden, sollte daher auf folgende Punkte geachtet werden:
Der passende Solar-Wechselrichter lässt sich auch anhand der Eingangsleistung bestimmen. Diese hängt wiederum von der Generatorleistung (Gesamtleistung) der angebundenen Module ab.
Jedes Solarmodul hat einen bestimmten Spannungsbereich, der von Leerlauf bis maximaler Systemspannung reicht. Dieser Wert ist bei der Berechnung des passenden Photovoltaik-Wechselrichters ebenfalls sehr wichtig.
Der Wirkungsgrad gibt an, wie viel Prozent des von der Anlage produzierten Stroms nach der Umwandlung durch den Wechselrichter tatsächlich nutzbar ist. Gute Elemente haben inzwischen einen Wirkungsgrad von über 90 Prozent. Man unterscheidet zwischen dem maximalen und dem europäischen Wirkungsgrad. Ersteres ist wenig aussagekräftig, weil ein Photovoltaik-Wechselrichter die meiste Zeit im Jahr nicht voll belastet ist. Der europäische Wirkungsgrad hingegen berücksichtigt Schwankungen, die in Europa auftreten. Er liegt daher immer unter dem maximalen Wirkungsgrad.
Wer sich für eine Photovoltaikanlage entscheidet, kommt um einen Wechselrichter nicht herum. Die Kosten der Geräte variieren dabei sehr stark. Sie hängen dabei vor allem von dem Hersteller, dem Funktions- und Leistungsumfang sowie der Ausgangsleistung ab. Typische Wechselrichter Preise liegen aktuell bei etwa 200 bis 350 Euro pro Kilowatt. Eine verlässliche Angabe erhalten Interessenten durch ein individuell erstelltes Angebot eines Solarteurs.
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