Wechselrichter PV-Anlage: Alles zu Solarwechselrichtern
Von Nina Grimmeiß
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Photovoltaik-Anlagen erzeugen Gleichstrom, welcher nicht für eine Einspeisung in das öffentliche Netz oder für den Gebrauch im eigenen Haushalt geeignet ist. Es bedarf zunächst einer Umwandlung von Gleich- zu Wechselstrom durch einen Wechselrichter für die PV-Anlage.
Da es unterschiedliche Arten von Solarwechselrichtern für unterschiedliche Anwendungsfälle gibt, kann ein Laie schnell den Überblick verlieren. Im Folgenden finden Sie deshalb alles Wichtige zu den Kosten sowie den Vorteilen, Nachteilen und Besonderheiten verschiedener Wechselrichter. So finden Sie den richtigen Wechselrichter für Ihre Photovoltaik-Anlage.
Wechselrichter PV-Anlage: was ist das?
Der Wechselrichter ist ein elektrisches Gerät, welches Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln kann. Ein häufiges Einsatzgebiet von Wechselrichtern ist die Umwandlung von Gleichstrom aus Photovoltaik-Anlagen in nutzbaren Wechselstrom. Als Solarwechselrichter ist er deshalb fester Bestandteil von Solaranlagen, welche an das öffentliche Netz angeschlossen sind.
Durch den Einsatz eines Gleichspannungswandlers und eines Mikroprozessors ist der Solarwechselrichter dazu in der Lage, den umgewandelten Wechselstrom über einen ein- bis dreiphasigen Wechselrichter auszugeben. Der Wechselrichter synchronisiert sich hierbei automatisch mit dem öffentlichen Netz.
Der Wechselrichter ist ein kleines aber dringend notwendiges Bauteil, das bei keiner Photovoltaik-Anlage fehlen darf. Ohne ihn wäre eine Einspeisung ins Netz und damit eine Einspeisevergütung des überschüssigen PV-Stroms nicht möglich.
Das deutsche Stromnetz verstehen
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Das deutsche Stromnetz besteht aus vier unterschiedlichen Spannungsebenen. Von der Höchstspannungsebene bis zur Niederspannungsebene wird der Strom aus den großen Kraftwerken in ganz Europa bis hin zum einzelnen Endverbraucher befördert.
Die elektrische Energie wird hierbei als Dreiphasenwechselstrom bis in den Haushalt des Endverbrauchers geleitet. Die meisten Haushaltssteckdosen besitzen allerdings nur eine Phase. Lediglich Wechselstrom-Steckdosen (auch Starkstrom-Steckdosen genannt), welche zum Betreiben von beispielsweise Elektroherden verwendet werden, besitzen alle drei Phasen.
Solarwechselrichter: Arten, Vorteile & Nachteile
Wenn man über die Anschaffung eines Solarwechselrichters nachdenkt, sollte man beachten, dass es hierbei unterschiedliche Geräte gibt. Nicht alle Wechselrichter eignen sich beispielsweise gleichermaßen für den Einsatz an kleinen Solaranlagen (z. B. ein Balkonkraftwerk als Mini-PV-Anlage). Im Folgenden finden Sie deshalb einen kurzen Überblick über die Vorteile, Nachteile und Einsatzgebiete der gängigsten Wechselrichter-Arten.
| Modell | Vorteile | Nachteile | Einsatzgebiet |
|---|---|---|---|
| Modul-Wechselrichter | kleine Bauweise und leichte Montage, direkt an Wechselstrom anschließbar | bei größeren Anlagen störanfällig, geringer Wirkungsgrad | Klein- und Kleinstanlagen bis 30 m2 |
| Strang-Wechselrichter | Reduzierung von Leistungsverlusten, für größere Solaranlagen geeignet | vergleichsweise teuer, für kleinere Anlagen nicht sinnvoll | mittelgroße Anlagen ab 30 m2 |
| Zentral-Wechselrichter | für Großanlagen geeignet, günstiger als mehrere Strang-Wechselrichter | Totalausfall der Anlage bei Störung, nicht für kleine Anlagen geeignet | Großanlagen ab 500 m2 |
Solarwechselrichter: Rechtliche Vorgaben beachten
Um eine höchstmögliche Netzstabilität für das öffentliche Stromnetz zu gewährleisten, hat der Gesetzgeber 2012 eine Anwendungsregel (VDE-AR-N 4105) festgelegt. Demnach muss bei der Installation einer Photovoltaik-Anlage mit einer Leistung von weniger als 135 kW und einem Anschluss an das Niederspannungsnetz ein dreiphasiger Wechselrichter eingebaut werden.
Für eine Synchronisation mit dem Niederspannungsnetz werden nämlich drei Phasen benötigt. Auf diese Weise soll eine Vielzahl von privaten Photovoltaik-Anlagen Strom in das öffentliche Netz einspeisen, so die Netzstabilität erhöhen und dieses vor Ausfällen schützen.
Welcher Wechselrichter passt zu Ihnen?
Bei der Wahl für einen geeigneten Wechselrichter zur PV-Anlage sollten Sie immer die wichtigsten Kennzahlen Ihrer Photovoltaik-Anlage im Blick behalten. Besonders wichtig ist hierbei die Größe und damit verbunden die Leistung Ihrer Anlage. Für mittelgroße Photovoltaik-Anlagen (bis 40 kWp) im privaten Gebrauch lässt sich im Normalfall jedoch der Strang-Wechselrichter empfehlen.
Wechselrichter Photovoltaik: Kosten mit Einbau
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Die genauen Kosten eines Wechselrichters für die PV-Anlage sind natürlich vom gewählten Modell und Hersteller abhängig. Der Preis wird hierbei maßgeblich durch Kennzahlen wie die Nennleistung und den Wirkungsgrad des Gerätes beeinflusst. Für den privaten Gebrauch lässt sich pauschal ein Preis zwischen knapp 720 und 3.000 Euro veranschlagen.
Je größer die installierte Photovoltaik-Anlage ist, desto mehr lohnt sich die Anschaffung eines Solarwechselrichters mit hohem Wirkungsgrad. Schließlich wollen Sie Leistungsverluste vermeiden, damit sich die Anschaffung der Photovoltaik-Anlage innerhalb kurzer Zeit amortisiert. In diesem Fall kann es sinnvoll sein, die Mehrkosten für einen effizienteren Solarwechselrichter in Kauf zu nehmen.
Kaputten Wechselrichter ersetzen lassen
Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit, Sonneneinstrahlung oder Staub können dazu beitragen, dass Wechselrichter vorzeitig Defekte aufweisen. Aber auch ohne schädliche Einflüsse ist davon auszugehen, dass der Solarwechselrichter während der Lebenszeit einer Photovoltaik-Anlage mindestens einmal ausgetauscht werden muss. Es kann deshalb sinnvoll sein, eine PV-Versicherung abzuschließen, welche für den Austausch des defekten Wechselrichters aufkommt.
In jedem Fall ist es empfehlenswert, das Gerät durch einen zertifizierten Fachbetrieb austauschen zu lassen. Nur so können Sie selbst verschuldete Schäden an Ihrer Photovoltaik-Anlage ausschließen und im Zweifelsfall Ansprüche bei Ihrer Versicherung geltend machen. Die Kosten für den Austausch des Solarwechselrichters einer PV-Anlage belaufen sich auf etwa 10 % der Kosten der gesamten Anlage. Wenn Sie eine Solaranlage mieten statt kaufen, werden diese Kosten i. d. R. vom Anbieter übernommen.
Solarwechselrichter-Hersteller im Vergleich
In der folgenden Tabelle finden Sie eine Übersicht der größten Wechselrichter-Hersteller samt ihrer Marktanteile (Stand 2019). Wie hoch die Kosten für den Wechselrichter einer PV-Anlage sind und wie haltbar er ist, hängt auch davon ab, ob man sich das Gerät eines Markenherstellers anschafft oder eher ein preiswertes No-Name Produkt. Im Normalfall sollten Sie einfach auf die Empfehlung Ihres Installateurs vertrauen. Pauschal den besten Hersteller von Solarwechselrichtern zu finden, wird bei einer kurzen Internetrecherche vermutlich nicht möglich sein.
| Hersteller Wechselrichter | Herkunftsland | Marktanteile weltweit |
|---|---|---|
| Huawei | VR China | 22 % |
| Sungrow Power Supply | VR China | 15 % |
| SMA | Bundesrepublik Deutschland | 8 % |
| Power Electronics | Spanien | 6 % |
| ABB | Schweiz / Schweden | 5 % |
| Sineng | VR China | 5 % |
| Goodwe | VR China | 4 % |
| SolarEdge Technologies | Israel | 4 % |
| Ingeteam | USA | 3 % |
| TBEA Sunoasis | VR China | 3 % |
| Rest | Weltweit | 25 % |
Wechselrichter PV-Anlage: Aufstellung & Haltbarkeit
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Bei der Montage des Wechselrichters für die PV-Anlage sollte auf einen geeigneten Aufstellungsort geachtet werden. Besonders wichtig ist, dass das Gerät vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit, direkter Sonneneinstrahlung und Frost geschützt wird.
Da Solarwechselrichter viel Abwärme produzieren, sollten sie außerdem so befestigt werden, dass eine Versorgung mit genügend Frischluft stattfinden kann. Mit einem geeigneten Aufstellungsort können Sie also den Wirkungsgrad und die Haltbarkeit Ihres Wechselrichters deutlich verbessern.
Wird ein Wechselrichter allerdings so aufgestellt, dass er den Umwelteinflüssen ausgesetzt ist, dann kann es zu Beschädigungen und vorzeitigen Defekten kommen. In einem solchen Fall greift auch die Herstellergarantie nicht und Sie müssen für den entstandenen Schaden selber aufkommen. Das wirkt sich auf die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage natürlich sehr negativ aus. Das gilt auch, wenn mit dem Wirkungsgrad die eingespeiste Strommenge abnimmt und damit der Gewinn aus der Einspeisevergütung sinkt.
Haltbarkeit unter idealen Bedingungen
Wenn Sie den Wechselrichter für die PV-Anlage unter idealen Bedingungen in einem trockenen und kühlen Raum installieren, dann können Sie mit einer Betriebsdauer von etwa 15 Jahren rechnen. Sollte ein Gerät unter optimalen Bedingungen installiert worden sein und trotzdem nach kurzer Zeit einen Defekt aufweisen, so können Sie sich im Regelfall auf die Herstellergarantie berufen und einen kostenlosen Ersatz einfordern.
Wechselrichter-Arten für Stromspeicher
Stromspeicher sind dazu in der Lage, den Strom der eigenen Photovoltaik-Anlage kurzfristig zu speichern. So kann der eigene Solar-Strom nicht nur tagsüber, sondern auch in den besonders verbrauchsintensiven Abend- und Nachtstunden verwendet werden.
Auch hier kommt ein Wechselrichter zum Einsatz, welcher dafür sorgt, dass ausschließlich nutzbarer Wechselstrom ausgegeben wird. Die genaue Art und Weise, auf welche der Stromspeicher mit dem Wechselrichter verbunden wird, kann jedoch variieren.
AC-gekoppelte Stromspeicher
Bei einer AC-Kopplung wird der Stromspeicher nach dem Wechselrichter der Solaranlage angeschlossen. Der erzeugte Strom der Photovoltaik-Anlage wird also wie gewohnt von Gleich- zu Wechselstrom umgewandelt. Damit die Batterie diesen jedoch speichern kann, wird ein zusätzlicher Batteriewechselrichter eingesetzt, welcher eine erneute Umwandlung in Gleichstrom vornimmt.
Ein Vorteil der AC-Kopplung ist, dass Stromspeicher und Solarwechselrichter unabhängig voneinander installiert werden können. Ein AC-gekoppelter Stromspeicher kann also ohne großen Aufwand an bestehende Photovoltaik-Anlagen angeschlossen werden. Durch die doppelte Umwandlung von Gleich- zu Wechselstrom kommt es jedoch zu Leistungsverlusten.
DC-gekoppelte Stromspeicher
Bei einer DC-Kopplung wird der Stromspeicher zwischen dem PV-Modul und dem Wechselrichter angeschlossen. Auf diese Weise kann der von der Photovoltaik-Anlage erzeugte Gleichstrom ohne weitere Umwandlung in der Batterie gespeichert werden. Lediglich bei der Ausgabe findet eine Umwandlung in Wechselstrom statt.
Ein Nachteil von DC-gekoppelten Stromspeichern ist, dass sie nicht ohne Weiteres in bestehende Photovoltaik-Anlagen integriert werden können, da Batterie und Wechselrichter miteinander kompatibel sein müssen. Eine DC-Kopplung ist allerdings deutlich effizienter, da es bei einer einfachen Umwandlung kaum zu Leistungsverlusten kommt.
Hybridsysteme
Neben AC-Kopplung und DC-Kopplung gibt es auch hybride Systeme, welche Stromspeicher und Solarwechselrichter in einem Gerät verbinden. Da Speicherung und Umwandlung von Solarstrom in einem Gerät geschehen, kommt es kaum zu Leistungsverlusten und das Gerät kann hocheffizient agieren. Das Hybridsystem eignet sich außerdem gleichermaßen für eine Installation in neuen sowie bestehenden Photovoltaik-Anlagen und kann so sehr flexibel eingesetzt werden.
Zur Autorin: Nina Grimmeiß
Nina Grimmeiß ist ausgebildete Redakteurin und studierte Kommunikationswissenschaftlerin. Seit 2023 bei Energieheld, begeistert sie sich dafür, Themen rund um erneuerbare Energien verständlich zu vermitteln. Ihr Engagement für Umweltschutz und Nachhaltigkeit sowie der enge Austausch mit Energieberatern und Sanierungsmanagern sind ein wichtiger Teil ihrer Arbeit. Hier gelangen Sie zu Ninas LinkedIn Profil.
