Photovoltaik-Wechselrichter – der Stromumwandler

Ein Photovoltaik-Wechselrichter hat primär die Aufgabe, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Warum das notwendig ist, erklären wir in diesem Artikel. Erfahren Sie außerdem, wie diese Umwandlung genau funktioniert und welche Arten der Wechselrichter es gibt.

Funktionsweise eines Photovoltaik-Wechselrichters

Eine Photovoltaikanlage produziert systembedingt Gleichstrom. Da viele Geräte im Haushalt jedoch Wechselstrom nutzen, muss der Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernimmt der Photovoltaik- oder PV-Wechselrichter. Sein Einsatz ist auch dann nötig, wenn der gewonnene Solarstrom ins öffentliche Netz eingespeist werden soll. Neben der Umwandlung überwacht er zudem die Einspeisung. Mit einer mechanischen Vorrichtung das Gerät die Hausanlage bei Netzstörungen oder einem Netzausfall auch komplett 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.

Ein Photovoltaik-Wechselrichter im Detail
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Arten von Solar-Wechselrichtern

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

  • Modulwechselrichter
  • Trafolose Wechselrichter
  • Multistringwechselrichter
  • Zentralwechselrichter

Modulwechselrichter

Ein Photovoltaik-Wechselrichter je Solarmodul ist das Prinzip des sogenannten Modulwechselrichters. 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 zu einer Störung, kann die Fehlersuche zudem sehr viel Zeit in Anspruch nehmen.

Trafowechselrichter

Trafolose Bauteile besitzen gegenüber Trafowechselrichtern einen höheren Wirkungsgrad. Darüber hinaus sind sie leichter und akustisch kaum hörbar. Auf der anderen Seite lassen sie sich nicht an sowohl positiv als auch negativ geladene Photovoltaik-Modulen 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 Solar-Wechselrichter

Der Markt für Stromumwandler bietet Besitzern einer PV-Anlage zahlreiche Möglichkeiten. Neben dem Funktionsumfang unterscheiden sich die kleinen Geräte auch in ihrer Nennleistung. Auch der Wirkungsgrad sowie die Spannungsbereiche sind je nach Modell anders ausgelegt. Die optimale Leistung einer Photovoltaik-Anlage 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 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 Stromwandler 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 bekommen Interessenten hier mit dem individuell erstellten Angebot eines Solarteurs. 

Bild unseres Autoren Minh Duc Nguyen
Fazit von Minh Duc Nguyen
Der Photovoltaik-Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um und ist neben der Anlage selbst maßgeblich für den Ertrag. Ist er nicht optimal auf die Anlage eingestellt, kann er nicht den gewünschten Wirkungsgrad erzielen. Beim Kauf der Geräte gilt es daher, alle offenen Fragen im Vorfeld zu beantworten. Hier lohnt es sich, die Expertise eines Fachmannes einzuholen.
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