Wechselrichter für Photovoltaik – Einsatzgebiete und Auswahlkriterien

Zu einer Photovoltaikanlage gehört nicht nur das Solarmodul, in dem die tatsächliche Stromgewinnung stattfindet, sondern auch ein sogenannter solarer Wechselrichter. Dieser wandelt den im Solarmodul erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und macht ihn auf diese Weise erst nutzbar. Lesen Sie, wozu ein Wechselrichter benötigt wird, welche Arten es gibt und was bei der Installation beachtet werden sollte.

Wozu wird ein Wechselrichter (Photovoltaik) benötigt?

Wechselrichter, auch Inverter genannt, 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 Photovoltaikanlagen ist dies insofern notwendig, da in den Solarmodulen Gleichstrom erzeugt wird, während das öffentliche Stromnetz und daran angeschlossene Geräte Wechselstrom verwenden. Um also den selbst erzeugten Solaranlagen Strom ins öffentliche Netz einzuspeisen oder im eigenen Haushalt zu verwenden, ist eine Umwandlung durch einen Wechselrichter nötig.

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, kann die Einspeisung selbst- oder fremdgesteuert erfolgen.

Arten von Wechselrichtern im Bereich der Photovoltaik

In der Photovoltaik werden Wechselrichter hinsichtlich ihrer Steuerung in zwei Arten unterteilt:

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

Selbstgeführte 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 selbstschaltenden 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 sogenannte Kommutierungsblindleistung beziehen und auf eine feste Wechselspannung im Netz angewiesen sind. Sie verwenden in der Regel nicht-selbstschaltende Ventile wie Dioden, Thyristoren oder Triacs.

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

• Modulwechselrichter
• Strangwechselrichter
• Zentralwechselrichter
• Hybridwechselrichter

Beim Modulwechselrichter ist jedem Solarmodul ein einphasiger Wechselrichter zugeordnet. Da keine Gleichstromverkabelung zwischen den Modulen nötig ist, eignen sich Modulwechselrichter besonders bei Photovoltaikanlagen, 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) werden Zentralwechselrichter verwendet. Hybridwechselrichter kombinieren hingegen Wechselrichter mit Speicherakkumulatoren, wodurch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung ermöglicht und der Selbstverbrauch optimiert wird.

Kriterien bei der Wahl des richtigen Wechselrichters

Bei der Wahl des richtigen Photovoltaik-Wechselrichters spielen die Form und Größe der Anlage eine entscheidende Rolle. Es sollte sichergestellt werden, dass hinsichtlich der Menge des produzierten Stroms die Kapazität des Wechselrichters optimal genutzt wird. Daneben spielt auch die Qualität eine wichtige Rolle. Ein zentrales Qualitätskriterium ist der Wirkungsgrad. Dieser gibt den Verlust bei der Umwandlung an: Die derzeit besten Wechselrichter speisen rund 97 Prozent des produzierten Stroms ins Stromnetz ein, schlechtere Varianten entsprechend weniger.

Installation eines Solar-Wechselrichters

Photovoltaik-Wechselrichter werden üblicherweise in der Nähe der Solarmodule installiert, um Verluste durch lange Kabel und zusätzliche Verschaltungen zu minimieren. Bei Modulwechselrichtern ist er meist bereits in der Anschlussdose integriert. Wenn dies nicht der Fall ist, werden Wechselrichter häufig im Keller oder – bei Dachanlagen – unter dem Dach montiert. Aufgrund von Geräuschen, die bei der Stromumwandlung entstehen können, sollte darauf geachtet werden, dass sich der Wechselrichter nicht zu nahe am Wohnbereich befindet.