Der Wechselrichter

Der Wechselrichter ist „Herz und Hirn“ der Solaranlage. Er wandelt den von den Solarzellen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und hebt die Spannung des Stroms auf „netztaugliche” 230V an.

Bei der Umwandlung entsteht ein Verlust des Wirkungsgrades, der allerding bei modernen Wechselrichtern nur ca 2% beträgt (dabei wird etwas Wärme erzeugt). Diese „Ohmschen Verluste” sind zum Großteil ganz normale Leistungsverluste, die immer dann entstehen, wenn Strom durch eine Leitung fließt.

Den Verlust des Wirkungsgrades kann man auf verschiedene Arten messen. Der im praktischen Betrieb „realistischste” Wert ist der sogenannte „europäische Wirkungsgrad”. Er gibt einen wesentlich besseren Anhaltspunkt über die Leistungsfähigkeit des Gerätes, als der „maximale Wirkungsgrad” und sollte im Datenblatt des Herstellers verzeichnet sein.

Der Wechselrichter stellt fest, wann es am Morgen hell wird und ab wann er, wenn die Parameter des Netzes sich im richtigen Toleranzbereich befinden, mit der Einspeisung der Energie beginnen kann.

Leistungsoptimierung

Der Wechselrichter sorgt dafür, dass die Solarpanels bei der optimalen Kombination aus Strom und Spannungswerten die maximale Leistung abliefern. Egal wie groß (oder klein), die Einstrahlung am Dach gerade ist versucht er die Leistung möglichst konstant zu halten. Diesen Punkt maximaler Leistung nennt man Maximum Power Point (MPP).

Netzüberwachung

Der Wechselrichter sorgt dafür, dass die Netzparameter bei der Einspeisung des Stroms eingehalten werden. Vor allem eine konstante Frequenz von etwa 50 Hertz ist für die Stabilität des Stromnetzes notwendig.

Der Wechselrichter überwacht daher regelmäßig die Spannung, Frequenz und Impedanz. Er besitzt auch eine Trennvorrichtung, die das Gerät automatisch vom Stromnetz trennt, wenn diese Werte über einen vorgeschriebenen Grenzwert ansteigen.

Monitoring

Der Wechselrichter überwacht ständig Spannung, Stromstärke und die aktuelle Leistung der Anlage und kann so schnell feststellen, wenn Störungen auftreten. Die Ertragsdaten werden an Online-Dienste oder Energiemanagementsysteme weitergeleitet. Diese können dann von den Strombeziehern per App abgerufen und analysiert werden. Das erleichtert es, den eigenen Stromverbrauch zu optimieren.

Welcher Wechselrichter ist der richtige?

Ein zentraler Wechselrichter ist preisgünstiger als mehrere kleine. Wenn er allerdings ausfällt, „steht“ die ganze Solaranlage. Bis ein passender Ersatz montiert werden kann, dauert es möglicherweise.

Mehrere kleinere Wechselrichter sind eher verfügbar und können leichter getauscht werden, nur ein Teil der Anlage fällt aus.

Eine „große” Solaranlage für ein Mehrparteienhaus verfügt vermutlich über mehrere „Strings”, Leitungen, mit denen mehrere Solarpanels miteinander verbunden sind. Panels mit verschiedener Ausrichtung werden verschiedenen Strings zugeordnet, Module sind aus baulichen Gründen zusammengeschaltet oder man will vermeiden, dass durch Verschattung oder bei Defekten zu viele Panels in einem String betroffen sind.

Man kann jedem String einen eigenen Wechselrichter zuordnen oder man hat die Möglichkeit, mit Hilfe eines sogenannten Multistring-Wechselrichters, der über mehrere Maximum Power Point -Tracker verfügt, mehrere Strings mit Panels von unterschiedlicher Ausrichtung oder verschiedenen Neigungswinkeln in einem Wechselrichter zu integrieren.

Modulwechselrichter

Modulwechselrichter werden direkt am Modul angebracht. Sie haben einen geringeren Wirkungsgrad, sind alleine durch ihre Anzahl störanfälliger und werden daher für größere Anlagen eher nicht empfohlen.

Wechselrichter mit oder ohne Trafo

Ob trafolose Wechselrichter für das Dach und die geplante Anlage die richtige Wahl sind oder doch eher welche mit Trafo und ob besser ein Gleichstromwandler dem oder den Wechselrichtern vorgeschaltet werden sollte, kann der Profi vom Planungsbüro argumentieren oder der Elektriker.

Wichtig ist dabei auf jeden Fall, dass trafolose Wechselrichter ohne galvanische Trennung niemals für Photovoltaik Module verwendet werden dürfen, die dafür nicht freigegeben sind!

Wechselrichter mit Notstromfunktion

Bei Anlagen für Mehrparteienhäuser erscheint eine Notstromfunktion bestenfalls für die Versorgung des Hauses selbst sinnvoll, um zB den Liftbetrieb und die Stromversorgung der Heizungsanlage aufrecht zu erhalten. Das setzt aber einen entsprechenden Speicher voraus.

Aufstellungsort

Der Wechselrichter sollte möglichst nahe beim Einspeispunkt montiert werden. Das vermindert unnötige Verluste beim Wirkungsgrad.

Lebensdauer

Nach ca. 10 bis 15 Jahren muss man die Wechselrichter gegen neue tauschen. Sie sind nicht billig, aber das ist nur halb so schlimm, weil die technische Entwicklung der Wechselrichter enorm war und sein wird. Sie werden immer mehr Steuerungsaufgaben übernehmen und so den Ertrag der PV-Anlagen wesentlich optimieren. Dadurch amortisiert sich die Anschaffung eines neuen Wechselrichters schnell!

Tipps

• Module unter gleichen Bedingungen (Neigung, Sonneneinstrahlung) sollten jeweils mit einem eigenen Wechselrichter zusammengeschlossen werden (Ausnahme: Multistring-Wechselrichter).

• Der Wechselrichter sollte passend zur Gesamtleistung der Module dimensioniert sein.

• Ein „intelligenter“, aber teurerer Wechselrichter hebt den Ertrag der ganzen Anlage und macht sich schnell bezahlt!

• Bekannte Hersteller (Fronius, Kostal, SMA) haben auf ihren Webseiten Auslegungshilfen veröffentlicht.

• Die endgültige Auslegung sollte mit dem Planungsbüro besprochen werden.

Eine ziemlich detaillierte Behandlung des Themas Wechselrichter hat das Photovoltaikbüro zusammengestellt.

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