Photovoltaik-Wechselrichter: Nötiges Bauteil der PV-Anlage

Die Funktionsweise eines Wechselrichters

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 PV-Wechselrichter kann auch Gleichstrom in Drehstrom umwandeln

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.

Arten von Solar-Wechselrichtern

Zu den am häufigsten verwendeten Arten von Photovoltaik-Wechselrichtern gehören:

• Modulwechselrichter
• Trafolose Wechselrichter
• Multistringwechselrichter
• Zentralwechselrichter

Modulwechselrichter

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.

Trafowechselrichter und trafolose Wechselrichter

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.

Multistringwechselrichter

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.  

Zentralwechselrichter

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.

Die richtige Auslegung für solare Wechselrichter

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:

1. Eingangsleistung  

Der passende Solar-Wechselrichter lässt sich auch anhand der Eingangsleistung bestimmen. Diese hängt wiederum von der Generatorleistung (Gesamtleistung) der angebundenen Module ab.

• Ein Beispiel: Auf dem Dach sind 20 Module mit jeweils 200 Watt peak installiert. Zusammen ergeben sie somit eine Gesamtleistung von 2.000 Watt bzw. zwei kWpeak. Der hierfür passende Stromumwandler muss daher eine Eingangsleistung von mindestens zwei kW haben.
  

2. Spannungsbereich  

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.

• Nehmen wir dieselben Zahlen aus dem ersten Beispiel: Auf dem Dach sind 20 Module mit einer Einzelspannung von 29 bis 36 Volt verbaut. Zusammen ergeben sie einen Spannungsbereich von 580 und 720 Volt. Um alle Eventualitäten abzudecken, empfiehlt es sich daher, einen Toleranzwert von Plus/Minus 100 einzuberechnen. Das bedeutet, dass der für diese Anlage passende Stromumwandler einen Spannungsbereich von 480 bis 820 haben sollte.
  

3. Wirkungsgrad

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.

Wechselrichter: Preise im Überblick  

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.