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Wechselrichter für Photovoltaik – Einsatzgebiete und Auswahlkriterien

Zu einer Photovoltaikanlage gehört neben dem Solarmodul, in dem die tatsächliche Stromgewinnung stattfindet, auch ein so genannter solarer Wechselrichter. Dieser wandelt den im Solarmodul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und macht ihn auf diese Weise erst nutzbar. Solaranlage.de bietet Ihnen umfangreiche Informationen zum Thema Wechselrichter Photovoltaik.

Wozu wird ein Wechselrichter (Photovoltaik) benötigt?

Wechselrichter werden auch Inverter genannt und gehören zusammen mit Gleichrichtern und Umrichtern zur Gruppe der Stromrichter. Diese nutzen elektronische Bauelemente wie Transistoren oder Dioden, um eine Form elektrischen Stroms in eine andere umzuwandeln. Bei Wechselrichtern (Photovoltaik) geschieht die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Dies ist im Zusammenhang mit Photovoltaikanlagen insofern notwendig, als in den Solarmodulen Gleichstrom erzeugt wird, während das öffentliche Stromnetz und daran angeschlossene Geräte Wechselstrom verwenden. Um also den selbst erzeugten Solarstrom ins öffentliche Netz einzuspeisen oder im eigenen Haushalt zu verwenden, ist eine Umwandlung durch einen Wechselrichter nötig. Solar Wechselrichter sind bereits Teil der Photovoltaikanlage und verfügen auf der Eingangsseite über einen Gleichstromsteller, der mittels eines Mikroprozessors den Maximum-Power-Point-Tracker steuert und den Zwischenkreislauf speist. Auf der Ausgangsseite speist ein ein- bis dreiphasiger Wechselrichter den erzeugten Strom ins Mittelspannungsnetz ein. Je nachdem, ob es sich um ein geschlossenes Inselsystem oder einen Anschluss ans öffentliche Stromnetz handelt, muss die Einspeisung selbst- oder fremdgesteuert ablaufen.

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Arten von Wechselrichtern im Bereich der Photovoltaik

In Bezug auf die Steuerung werden zwei Arten von Wechselrichtern unterschieden:

  • Selbstgeführte Wechselrichter (für Inselsysteme)
  • Fremd- oder netzgeführte Wechselrichter (für die Einspeisung ins öffentliche Netz)

Photovoltaik Wechselrichter am Beispiel einer InselanlageSelbstgeführte Wechselrichter funktionieren unabhängig von einem externen Stromnetz und eignen sich daher für Inselsysteme, die nicht ins öffentliche Stromnetz integriert sind. Im Gegensatz zu netzgeführten Wechselrichtern erzeugen sie eine eigene Wechselspannung mit eigener Taktfrequenz und können daher mit selbstabschaltbaren Ventilen wie Transistoren und IGBTs ausgestattet werden. Bei Photovoltaikanlagen, die Strom ins öffentliche Netz einspeisen, muss jedoch eine Synchronisation der Taktfrequenz stattfinden. Dafür sind fremdgeführte Wechselrichter nötig, die eine so genannte Kommutierungsblindleistung beziehen und auf eine feste Wechselspannung im Netz angewiesen sind. Sie verwenden in der Regel nicht-selbstabschaltbare Ventile wie Dioden, Thyristoren oder Triacs.

Bei der Wahl des Wechselrichters spielt neben der Form des Stromnetzes auch die Art und Größe der Photovoltaik-Anlage eine Rolle. Im Bereich der Photovoltaik kommen folgende Wechselrichter zur Anwendung:

  • Modulwechselrichter
  • Strangwechselrichter
  • Zentralwechselrichter
  • Hybridwechselrichter
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Beim Modulwechselrichter verfügt jedes einzelne Solarmodul über einen eigenen einphasigen Wechselrichter. Da keine Gleichstromverkabelung der Module nötig ist, ist die Verwendung von Modulwechselrichtern besonders bei Photovoltaikanalagen sinnvoll, die aus unterschiedlich ausgerichteten oder verschatteten Teilfeldern bestehen (z.B. mit Solarmodulen beschichtete Autos oder Flugzeuge). Strangwechselrichter werden verwendet, wenn der Strom eines oder mehrerer Stränge von Solarmodulen ins Netz eingespeist werden soll. Sie verfügen je nach Anzahl der Stränge über ein- oder dreiphasige Wechselrichter. Bei sehr großen Anlagen (Leistungen ab 100 kWp) kommen Zentralwechselrichter zur Anwendung. Hybridwechselrichter stellen dagegen eine Kombination aus Wechselrichter und Speicherakkumulatoren dar. Diese ermöglichen eine unterbrechungsfreie Stromversorgung und optimieren den Selbstverbrauch.

Kriterien bei der Wahl des richtigen Wechselrichters

Bei der Wahl des richtigen Photovoltaik Wechselrichters spielen Form und Größe der Anlage also eine entscheidende Rolle. Auch in Bezug auf die Menge des tatsächlich hergestellten Stroms sollte sichergestellt sein, dass die Kapazität des Wechselrichters optimal ausgefüllt ist. Daneben spielt natürlich auch die Qualität eine wichtige Rolle. Ein wichtiges Qualitätskriterium ist der Wirkungsgrad. Dieser bezieht sich auf den bei der Umwandlung stattfindenden Verlust: Die derzeit besten Wechselrichter speisen rund 97% des produzierten Stroms ins Stromnetz ein, schlechtere Varianten entsprechend weniger. Ein im August 2011 durchgeführter Test der Zeitschrift Photon vergab ab einem Wirkungsgrad von 96,5% die Note “sehr gut”, alle Ergebnisse mit einem Wirkungsgrad von unter 93% wurden als mangelhaft bezeichnet.

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Installation eines Solar Wechselrichters

Photovoltaik Wechselrichter werden üblicherweise in der Nähe der Solarmodule installiert, um Verluste durch lange Kabel und zusätzliche Verschaltungen zu vermeiden. Bei Modulwechselrichtern ist er meist bereits in der Anschlussdose integriert. Ansonsten werden Wechselrichter häufig im Keller oder – bei Dachanlagen – unter dem Dach installiert. Aufgrund der Geräusche bei der Stromumwandlung sollte darauf geachtet werden, dass sich der Wechselrichter nicht zu nahe am Wohnbereich befindet.

  • Wechselrichtertest der Zeitschrift Photon (2011)
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