Solarzellen produzieren Gleichstrom. Um den Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umzuwandeln, werden für Photovoltaikanlagen sogenannte Wechselrichter benötigt. Wechselrichter gibt es in unterschiedlichen Variationen. Mit einem guten Wechselrichter kann ein hoher Gesamtwirkungsgrad der Anlage erreicht werden. Es gibt Modelle mit Trafo, Inselwechselrichter und Modulwechselrichter, um nur ein paar zu nennen. Welcher Wechselrichter für den konkreten Bedarfsfall benötigt wird, hängt auch von der Größe der Photovoltaik (PV) Anlage ab. Leistungsverluste können unter anderem dadurch minimiert werden, indem Wechselrichter möglichst nahe an den Solarmodulen installiert werden.
Wechselrichter können grundsätzlich danach unterschieden werden, ob sie Teil einer netzgekoppelten PV Anlage sind oder zu einer Inselanlage gehören. Der Wandler funktioniert etwas anders, wenn ein Anschluss an das Stromnetz vorhanden ist.
Wechselrichter für netzgekoppelte PV Anlagen
Eine netzgekoppelte PV Anlage befindet sich der Wechselrichter zwischen den Solarmodulen und dem Stromzähler beziehungsweise Verbraucher. Soll mit dem Wechselrichter in das Stromnetz eingespeist werden, muss dieser eine netzidentische Wechselspannung aufweisen. Solche Netzeinspeise-Wechselrichter, wie der SMA Sunny Tripower, müssen vom Netzbetreiber anerkannt sein.
Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters
Die verschiedenen Geräte am Markt haben teilweise erhebliche Unterschiede in ihrem Wirkungsgrad. Der Wirkungsgrad ist jedoch ein wichtiges Kriterium, wenn es um die Wahl des richtigen Wechselrichters geht. Der Wirkungsgrad drückt aus, wie viel des gewonnenen Stroms nach der Umwandlung im Wechselrichter noch nutzbar ist.
Eine Photovoltaik Anlage soll im maximalen Leistungsbereich arbeiten und möglichst viel Strom produzieren. Wechselrichter haben daher meist einen sogenannten MPP-Tracker integriert. Dieser passt die Spannung im Wechselrichter fortlaufend an, damit eine maximale Stromausbeute gewährleistet wird.
Wechselrichter mit und ohne Trafo
Trafo-Wechselrichter galten lange Zeit als die sichersten. Der Trafo schützt die PV Anlage sozusagen vor größeren Schäden bei einer Überspannung. Nachteilig sind jedoch Umwandlungsverluste, die sich in der Regel in einem niedrigeren Wirkungsgrad bemerkbar machen.
Wechselrichter ohne Trafo erreichen deutlich höhere Wirkungsgrade als Modelle mit Trafo. Trafolose-Wechselrichter sind leichter im Gewicht und einfacher zu installieren. Kristalline Module kommen ohne Erdung aus und können somit sehr gut mit einem trafolosen Wechselrichter betrieben werden. Vorsicht geboten ist bei Dünnschichtmodulen. Aufgrund des höheren Wirkungsgrades, der etwa bei 98% vs. 95 % liegt, haben sich moderne trafolose Wechselrichter durchgesetzt.
- Modul-Wechselrichter
Modul-Wechselrichter werden bei kleinen Anlagen eingesetzt. Bei dieser Variante besitzt jedes Solarmodul einen eigenen Wechselrichter. Hier sind also entsprechend mehr Geräte nötig, wodurch auch mehr Störungen auftreten können. Der Vorteil: Eine Anlage mit Modulwechselrichtern lässt sich leicht optimieren.
- String-Wechselrichter
String-Wechselrichter werden für kleine und mittlere PV Anlagen eingesetzt, da die Leistungsverluste bei in Reihe geschalteten Modulwechselrichtern zu groß wären. Ein String-Wechselrichter bedient dagegen einen gesamten Strang. Diese Geräte gehören zu den am häufigsten verwendeten Wechselrichter-Typen.
- Multistring-Wechselrichter
Bei so einem Gerät werden bei mittleren Anlagen mehrere Strings zu einem Multistring-Wechselrichter geführt. Bei mittleren Anlagen, bei denen die Module parallelgeschaltet sind, ist dies die preisgünstigste Lösung.
- Zentral-Wechselrichter
Für Großanlagen, z.B. Solarparks, kommen große Zentralwechselrichter zum Einsatz. Für herkömmliche Dachanlagen kommen diese Geräte jedoch nicht infrage.
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