Wechselrichter: Das Gehirn jeder Photovoltaik-Anlage

Wozu braucht man einen Wechselrichter?

Es ist die Hauptaufgabe eines Wechselrichters, den von der PV-Anlage erzeugten Gleichstrom in haushaltsüblichen Wechselstrom umzuwandeln. So ist es überhaupt erst möglich, den Strom ins Netz einzuspeisen oder für den Eigengebrauch vorort zu nutzen. Doch Wechselrichter können noch mehr!

Überwachung von Netz & Anlage

Wechselrichter zeichnen die unterschiedlichen Parameter der PV-Anlage auf (Spannung, Stromleistung, ...) auf und haben auch die aktuelle Leistung der Anlage stets im Blick. Im Fall von Störungen oder Schäden können sie also sofort eingreifen. Gleichzeitig überprüfen Wechselrichter laufend, ob die Parameter des Stromnetzes im vordefinierten Bereich liegen und reduzieren bei Bedarf die Menge an Strom, die ins Netz eingespeist wird oder setzen die Zufuhr zur Gänze aus.

Leistungsoptimierung

Neben ihrer fleißigen Arbeit als Kontrolleure und Überwacher können Wechselrichter auch eine entscheidende Rolle bei der Leistungsoptimierung spielen. Sie berechnen die ideale Stromlast für die gesamte PV-Anlage bzw. für einzelne Teile davon, um die bestmögliche Leistung aus ihr herauszubekommen. Denn erst bei optimalen Strom- und Spannungswerten in der Solarzelle kann die höchste elektrische Leistung abgegriffen werden.

Welche Arten von Wechselrichtern gibt es?

Es gibt zahlreiche Arten von Wechselrichtern. Welcher zum Einsatz kommt, hängt ganz von der Größe der PV-Anlage und dem Anwendungsgebiet ab. Bei sehr großen Photovoltaikanlagen (ab 500m2) sorgen Zentralwechselrichter für die effiziente Steuerung – eigener Technikraum inklusive. Inselwechselrichter wiederum kommen zum Einsatz, wenn die Solaranlage als Inselanlage eingerichtet ist, also ohne Anbindung ans Stromnetz betrieben wird. Auch Hybrid-Wechselrichter gibt es. Sie sind zusätzlich mit einer integrierten Solarbatterie ausgestattet, damit aktuell nicht benötigter Strom gespeichert und zu einem späteren Zeitpunkt freigegeben werden kann. Hier wollen wir uns in erster Linie auf die für den Privatgebrauch relevantesten Arten von Wechselrichtern konzentrieren: Modulwechselrichter und Stringwechselrichter. Hier ein kleiner Guide:

Stringwechselrichter / Strangwechselrichter

Stringwechselrichter bzw. Strangwechselrichter werden an einen String von mehreren in Reihe geschalteten PV-Modulen angeschlossen. So ist es möglich, leistungsschwächere bzw. leistungsstärkere Module entsprechend Dachneigung, Ausrichtung oder Verschattung gruppiert zusammenzuschließen, was insgesamt die Effizienz der Solaranlage steigert. Der Maximum Power Point wird vom Wechselrichter individuell für jeden String eingestellt, sodass durch die gezielte Steuerung einzelner Flächen Leistungsverluste minimiert werden können. Damit die Solarzelle also möglichst lange am Netz bleibt und so die höchste elektrische Leistung abgegriffen werden kann, optimiert der Wechselrichter laufend das Verhältnis zwischen Strom- und Spannungswert.

Der extra Leistungsaufwand für die Optimierung wirkt sich allerdings negativ auf den Wirkungsgrad des Stringwechselrichters aus: sowohl Stromverbrauch als auch Wärmeerzeugung nehmen stark zu.

Nichtsdestotrotz punkten Strangwechselrichter mit niedrigeren Installations- und Betriebskosten, müssen allerdigns ausgetauscht werden, wenn die PV-Anlage zB. erweitert werden soll.

Gut zu wissen: Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters gibt das Verhältnis zwischen dem Gleichstrom an, der dem Wechselrichter zugeführt wird, und dem Wechselstrom, der vom Wechselrichter bereitgestellt wird. Beide hängen von Spannung und Leistung der Anlage ab. Die Art der Installation beeinflusst dabei die Spannung, das Wetter die Leistung.

Modulwechselrichter/Mikrowechselrichter

Modulwechselrichter bzw. Mikrowechselrichter werden direkt an die jeweils einzelnen Module der PV-Anlage angeschlossen. Das heißt, jedes PV-Modul hat seinen eigenen Wechselrichter. Die einzelnen Ausgänge sind dabei parallel geschaltet und werden gesammelt ans Netz angeschlossen. Modulwechselrichter sind zwar deutlich kleiner und weniger leistungsstark als Stringwechselrichter, können allerdings den Leistungsverlust einer Anlage bei Beschattung um ca. 30% reduzieren. Ideal also, wenn es bei einer PV regelmäßig, also zB. im Tagesverlauf, zu Verschattung kommt. Denn wenn ein Modul ausfällt, arbeiten die anderen einfach weiter. Ein klarer Vorteil z.B. bei verwinkelten Dächern oder wenn einzelne Module unterschiedlich ausgerichtet sind.

Modulwechselrichter bieten außerdem jede Menge Flexibilität, wenn es darum geht, eine PV-Anlage zu erweitern – sei es, um den höheren Strombedarf zu decken oder den (unvermeidlichen) Leistungsverlust der PV über langjährige Nutzungsdauer wieder auszugleichen. Da jedes Modul individuell verlinkt ist, also quasi ein in sich geschlossener Kreis, können weitere Module jederzeit ganz unkompliziert angefügt werden, unabhängig von ihrer Leistungsstärke.

Wie kommuniziert ein Wechselrichter?

Dass Wechselrichter auch für die Überwachung einer PV-Anlage Einsatz kommen, weißt du schon. Damit du als Betreibende:r stets den Überblick über Performance und eventuelle Probleme behältst, sind herkömmliche Wechselrichter mit einem eigenen Display versehen, mit dem relevante Daten jederzeit abgerufen werden können.
Für besonders umfangreiches Monitoring bieten viele Hersteller zusätzlich spezielle Software und Verbraucher-Apps an, um die Sammlung und Analyse von Daten sowie die Aufzeichnung von Eingangs- und Ausgangsparametern der Wechselrichter bis ins kleinste Detail zu ermöglichen.

So kannst du jederzeit genau evaluieren, wo deine PV-Anlage besonders effizient arbeitet, wo es eventuell Potential für Leistungsoptimierung gibt, und kannst jederzeit einen Blick auf deine Erträge werfen. Aber auch über Störungen oder potenzielle Gefahren wie Lichtbögen oder Erdungsprobleme wirst du rechtzeitig informiert. Praktisch: Moderne Wechselrichter können sich direkt mit dem Netzwerk verbinden, sodass die Datenübermittlung ans Verarbeitungszentrum ganz automatisch erfolgt.

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Fazit

Wechselrichter sind das Herzstück jeder PV-Anlage und wandeln den durch Photovoltaik erzeugten Gleichstrom in netzkompatiblen Wechselstrom um. Gleichzeitig leisten sie einen wichtigen Beitrag zur Leistungssteigerung und ermöglichen in Kombination mit speziellen Apps die hocheffiziente Überwachung deiner PV-Anlage. Bei HALLOSONNE sorgen wir dafür, dass deine PV-Anlage mit den passenden Komponenten ausgestattet ist, damit du das meiste aus ihr herausholen und dich unabhängig vom Netz mit Energie versorgen kannst.