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Was ist ein Wechselrichter?

Was ist ein Wechselrichter?

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Was ist ein Wechselrichter?

Ein Wechselrichter ist ein unverzichtbares Herzstück jeder PV Anlage. Seine Hauptaufgabe besteht darin, den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC – abgekürzt von «direct current», engl. für Gleichstrom) in den für Haushaltsgeräte und das öffentliche Stromnetz notwendigen Wechselstrom (AC – abgekürzt von «alternating current», engl. für Wechselstrom) umzuwandeln. Doch moderne Wechselrichter können weit mehr als nur diese grundlegende Umwandlung. Sie überwachen und optimieren die Leistungsabgabe, bieten wichtige Schutzfunktionen und ermöglichen eine intelligente Energieverwaltung. In diesem Artikel werden wir den Begriff, die Funktionsweise und die Aufgaben von Wechselrichtern, ihre verschiedenen Typen, die damit verbundenen Kosten sowie Tipps für den Kauf näher beleuchten. Zudem stellen wir die bei Solardach24 GmbH Wechselrichtermarken vor.

1. Die Funktion eines Wechselrichters in der Photovoltaikanlage

Ein Wechselrichter ist ein Bestandteil mit zentraler Bedeutung für eine Photovoltaik-Anlage. Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Diese Umwandlung ist entscheidend, da Haushaltsgeräte und das öffentliche Stromnetz auf Wechselstrom angewiesen sind. Durch diese Funktion ermöglicht der Solarwechselrichter die direkte Nutzung des erzeugten Solarstroms im Haushalt. Darüber hinaus sorgt er dafür, dass überschüssiger Strom, der nicht sofort verbraucht wird, ins öffentliche Netz eingespeist werden kann. Damit trägt der Wechselrichter wesentlich zur Effizienz und Wirtschaftlichkeit einer Photovoltaikanlage bei.

Eine Wand mit verschiedenen Wechselrichter Typen. (Foto: tjg_3d/Pixabay)
Wechselrichter sind notwendig, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. (Foto: tjg_3d/Pixabay)

2. Weitere Aufgaben moderner Wechselrichter

Moderne Wechselrichter sind in weit mehr Anwendungsbereichen gefragt als nur bei der Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Ihre Funktionalität hat sich in den letzten Jahren erheblich weiterentwickelt, um die Effizienz, Sicherheit und Integration von Photovoltaikanlagen zu verbessern.

  1. Leistungsüberwachung und -optimierung: Moderne Wechselrichter überwachen kontinuierlich die Leistungsabgabe der Solarmodule. Sie analysieren dabei die erzeugte Energie in Echtzeit und optimieren die Betriebsparameter, um den maximalen Ertrag aus den Solarmodulen herauszuholen. Durch diese intelligente Steuerung wird sichergestellt, dass die Photovoltaikanlage unter unterschiedlichen Wetterbedingungen und zu verschiedenen Tageszeiten stets optimal arbeitet.
  2. Schutzfunktionen: Um die Sicherheit der gesamten Anlage zu gewährleisten, sind moderne Wechselrichter mit verschiedenen Schutzfunktionen ausgestattet. Dazu gehören:
    • Überspannungsschutz: Verhindert Schäden an der Anlage durch plötzliche Spannungsspitzen.
    • Erdschlussüberwachung: Erkennt und meldet Fehlerströme, die durch Isolationsfehler entstehen könnten, und verhindert so potenzielle Gefahren.
    • Temperaturmanagement: Kontrolliert die Temperatur des Wechselrichters und schützt ihn vor Überhitzung durch automatische Leistungsreduktion oder Abschaltung.
  1. Kommunikation mit Energiemanagementsystemen: Moderne Wechselrichter sind in der Regel in der Lage, mit Smart-Home-Systemen und Energiemanagementsystemen zu kommunizieren. Diese Konnektivität ermöglicht eine intelligente Steuerung des Energieverbrauchs im Haushalt. Beispielsweise kann überschüssiger Solarstrom gezielt genutzt werden, um Elektrogeräte zu betreiben oder Batterien zu laden, was die Effizienz und Nachhaltigkeit des Energieverbrauchs erhöht.
  2. Datenspeicherung und -analyse: Sie speichern umfangreiche Betriebsdaten, die für die Analyse und Optimierung der Photovoltaikanlage wertvoll sind. Diese Daten umfassen Informationen über die erzeugte Energie, Betriebszeiten, Fehlerereignisse und Effizienzverluste. Durch die Analyse dieser Daten können Betreiber Probleme frühzeitig erkennen, Wartungsbedarf planen und die Leistung der Anlage kontinuierlich verbessern. Viele moderne Wechselrichter bieten zudem die Möglichkeit, diese Daten über Online-Portale oder mobile Apps abzurufen, was eine bequeme Überwachung und Steuerung der Anlage ermöglicht.
  3. Integration von Batteriespeichern: Einige moderne Geräte sind als Hybrid-Wechselrichter konzipiert und können direkt mit Batteriespeichern integriert werden. Diese Wechselrichter ermöglichen es, überschüssige Solarenergie in Batterien zu speichern und bei Bedarf wieder zu nutzen. Dies erhöht die Unabhängigkeit von externen Stromquellen und verbessert die Nutzung der erzeugten Solarenergie, besonders während der Nacht oder bei schlechtem Wetter.
  4. Netzmanagement: Moderne Wechselrichter unterstützen auch das Netzmanagement, indem sie bei Bedarf Blindleistung zur Verfügung stellen und so zur Stabilität des Stromnetzes beitragen. Diese Funktion ist besonders wichtig in Regionen mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien, um die Netzstabilität zu gewährleisten.
Eine Übersicht verschiedener Wechselrichter (Foto: tjg_3d/Pixabay)
Wechselrichter gibt es in den verschiedensten Formen. (Foto: tjg_3d/Pixabay)

3. Kosten eines Photovoltaik Wechselrichters

Der Richter muss stets auf die Photovoltaikanlage abgestimmt sein. Entscheidend ist dabei die Leistung, insbesondere die maximale Eingangsspannung der Anlage.

Wechselrichter unterscheiden sich vor allem in ihrer Ausstattung, Qualität und Wirtschaftlichkeit. Diese Unterschiede beeinflussen auch die Kosten der Geräte.

Modul-Wechselrichter sind in der Regel nicht empfehlenswert, da für jedes Solarmodul ein eigener Modul-Wechselrichter benötigt wird, was die Kosten schnell in die Höhe treibt. Multistring-Wechselrichter sind daher eine bessere Wahl. Sie bieten nicht nur einen höheren Wirkungsgrad, sondern haben auch eine längere Lebensdauer als die kleineren Modul-Wechselrichter. Die Kosten für Strang-Wechselrichter liegen beginnend bei 5 Kilowatt durchschnittlich bei etwa 1.600 CHF. Für einen Wechselrichter mit einer Leistung von rund zehn Kilowatt betragen die Kosten etwa 2.200 CHF.

Bei Modul-Wechselrichtern spielt die Wirtschaftlichkeit eine wesentliche Rolle. Obwohl die Anschaffungskosten niedriger sind als bei Strang-Wechselrichtern, werden in der Regel mehrere Einheiten benötigt. Die Kosten für Modul-Wechselrichter liegen zwischen 200 und 450 CHF, wobei sie eine Leistung von lediglich 250 bis 500 Watt bieten.

4. Wechselrichter bei Solardach24 – SMA, Fronius, Kostal und Sungrow

Solardach24 bietet eine breite Auswahl an Wechselrichtern von renommierten Herstellern wie SMA, Fronius, Kostal und Sungrow an. Diese Marken sind für ihre hohe Effizienz, Zuverlässigkeit und innovative Technologien bekannt und bieten maßgeschneiderte Lösungen für unterschiedliche Systemgrößen und Anforderungen.

  • SMA: Bekannt für ihre robusten und leistungsstarken Wechselrichter, die eine hohe Effizienz und lange Lebensdauer gewährleisten. SMA-Wechselrichter sind besonders beliebt in größeren Photovoltaikanlagen.
  • Fronius: Berühmt für ihre hohe Effizienz und Zuverlässigkeit, bieten Fronius-Wechselrichter innovative Technologien, die die Leistung von Photovoltaikanlagen maximieren. Sie sind vielseitig einsetzbar und eignen sich für verschiedene Anlagengrößen.
  • Kostal: Kostal-Wechselrichter sind für ihre Benutzerfreundlichkeit und Flexibilität bekannt. Sie bieten hohe Effizienz und sind einfach zu installieren, was sie zu einer beliebten Wahl für mittelgroße bis große Anlagen macht.
  • Sungrow: Sungrow-Wechselrichter sind kosteneffektiv und langlebig. Sie bieten ein breites Sortiment an Produkten, die für unterschiedliche Systemgrößen geeignet sind, und zeichnen sich durch ihre Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit aus.

Durch die Auswahl hochwertiger Wechselrichter stellt Solardach24 sicher, dass Kunden die für ihre spezifischen Anforderungen passende Technologie finden und von einer optimalen Leistung und Langlebigkeit ihrer Photovoltaikanlage profitieren.

Ein Mann installiert einen Wechselrichter. (Foto: Paolo Pagaling/Pixabay)
Vor dem Kauf sollten sich PV-Besitzer vom Fachmann beraten lassen. (Foto: Paolo Pagaling/Pixabay)

5. Die verschiedenen Wechselrichtertypen

Es gibt verschiedene Typen von Wechselrichtern, die jeweils unterschiedliche Einsatzbereiche und Vorteile bieten. String-Wechselrichter sind eine gängige Lösung für viele Photovoltaikanlagen. Sie verbinden mehrere Solarmodule in Reihen, wodurch sie besonders für mittlere bis grosse Anlagen geeignet sind. Diese Wechselrichter sind einfach zu installieren und kosteneffektiv, bieten jedoch weniger Flexibilität bei der Überwachung und Optimierung einzelner Module.

Mikro-Wechselrichter

Mikro-Wechselrichter hingegen arbeiten mit jeweils einem Wechselrichter pro Solarmodul. Dies erhöht die Flexibilität und ermöglicht eine präzisere Überwachung und Steuerung der Leistung jedes einzelnen Moduls. Diese Art von Wechselrichter ist besonders vorteilhaft in Systemen, wo einzelne Module unterschiedlich ausgerichtet sind oder teilweise verschattet werden. Der Nachteil ist, dass Mikro-Wechselrichter in der Regel teurer sind und eine komplexere Installation erfordern.

Hybrid-Wechselrichter

Hybrid-Wechselrichter kombinieren die Funktionen eines PV-Wechselrichters und eines Batteriespeichers. Sie ermöglichen nicht nur die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom, sondern auch die Speicherung von überschüssiger Energie in Batterien. Dies optimiert die Nutzung und Speicherung von Solarenergie, was besonders nützlich in Haushalten ist, die auch nachts oder bei schlechtem Wetter auf Solarenergie angewiesen sind. Hybrid-Wechselrichter bieten eine flexible Lösung für diejenigen, die eine autarke Energieversorgung und einen hohen Eigenverbrauchsanteil anstreben.

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter sind für grosse Systeme konzipiert und werden hauptsächlich in kommerziellen Anwendungen eingesetzt. Sie bündeln und verwalten die Stromerzeugung vieler Solarmodule zentral, was zu einer effizienten Nutzung und einfachen Verwaltung grosser PV Geräte führt. Diese Wechselrichter sind besonders robust und leistungsstark, eignen sich jedoch weniger für kleine oder mittelgrosse Anlagen aufgrund ihrer Grösse und Komplexität.

 

Ein Blick in das Innere eines Wechselrichters. (Foto: tjg_3d/Pixabay)
Die Technik im Inneren eines Wechselrichters ist komplex. (Foto: tjg_3d/Pixabay)

6. Welcher Wechselrichter-Typ ist der richtige für mich?

Um Ihnen bei Ihrer Planung zu helfen, wollen wir uns das folgende Beispiel anschauen: Für ein typisches Einfamilienhaus mit einem unverschatteten Satteldach einem jährlichen Strombedarf von rund 4.000 Kilowattstunden (kWh) würde man wahrscheinlich eine Photovoltaikanlage mit einer Leistung von etwa 10 kWp installieren.

In diesem Fall wäre ein String-Wechselrichter eine geeignete Wahl für den Verbraucher. Welcher Wechselrichter letztendlich für Ihre Solaranlage am besten geeignet ist, hängt zum Teil von der Anzahl der PV Module und zusätzlich von der Gesamtleistung der Anlage ab. Um die Wirtschaftlichkeit des Wechselrichters zu maximieren, ist es wichtig, dass dieser bei der Stromversorgung Ihres Hauses vollständig ausgelastet ist.

7. Tipps für den Kauf eines Wechselrichters

  1. Kompatibilität mit den Solarmodulen und der Systemgrösse prüfen
    • Stellen Sie sicher, dass der Wechselrichter zu den spezifischen Solarzellen passt, die in Ihrer Anlage installiert sind.
    • Achten Sie darauf, dass die Leistungskapazität des Wechselrichters zu der geplanten oder bestehenden Systemgrösse Ihrer Photovoltaikanlage passt.
  2. Effizienz und Leistungsgrad vergleichen
    • Untersuchen Sie den Wirkungsgrad verschiedener Wechselrichtermodelle, da ein höherer Wirkungsgrad zu mehr erzeugtem nutzbarem Strom führt.
    • Berücksichtigen Sie den maximalen Wirkungsgrad (Peak Efficiency) sowie den europäischen Wirkungsgrad (European Efficiency), um eine fundierte Entscheidung zu treffen.
  3. Garantie- und Serviceleistungen des Herstellers beachten
    • Überprüfen Sie die Garantiebedingungen des Herstellers, da längere Garantien oft ein Zeichen für die Qualität und Langlebigkeit des Produkts sind.
    • Informieren Sie sich über die Verfügbarkeit von Kundendienst und Support, falls technische Probleme auftreten sollten.
  4. Erfahrungsberichte und Tests lesen
    • Lesen Sie Bewertungen und Erfahrungsberichte von anderen Nutzern, um Einblicke in die Zuverlässigkeit und Leistung des Wechselrichters zu erhalten.
    • Suchen Sie nach unabhängigen Tests und Vergleichen von Fachzeitschriften oder Online-Portalen, die verschiedene Modelle objektiv bewerten.
  5. Fachberatung in Anspruch nehmen, um die beste Lösung zu finden
    • Nutzen Sie die Expertise von Fachleuten und Installateuren, die Ihnen bei der Auswahl des passenden Wechselrichters für Ihre spezifischen Bedürfnisse und Gegebenheiten helfen können.
    • Lassen Sie sich beraten, welche Wechselrichtertypen und -modelle für Ihre spezifische Photovoltaikanlage am besten geeignet sind, um die maximale Effizienz und Leistung zu gewährleisten.

Häufig gestellte Fragen

Ein Wechselrichter notwendig, damit die Nutzung Ihres erzeugten Stroms im Haushalt oder die Einspeisung ins Netz gelingt. Photovoltaik-Module produzieren mit Hilfe der Sonne Gleichstrom, der durch den Wechselrichter in netzkompatiblen Wechselstrom umgewandelt wird.
Der Wechselrichter sollte an einem geeigneten Ort installiert werden, der vor Witterungseinflüssen und Überhitzung geschützt ist. Ein idealer Platz wäre ein kühler und trockener Raum, wie ein Keller oder ein Technikraum. Zudem sollte der Wechselrichter nicht an der Decke, sondern an einer Wand in der Nähe der Eingangsseite des Raumes installiert werden, um eine einfache Zugänglichkeit und ausreichende Belüftung zu gewährleisten.
Stromrichter, die Wechselstrom in Gleichstrom umwandeln, werden als Gleichrichter (engl. rectifier) bezeichnet. Dagegen wandeln Wechselrichter (engl. inverted rectifier oder power inverter) Gleichstrom in Wechselstrom um.
Der Maximum Power Point (MPP) wird durch die Formel Stromstärke (I) x Spannung (U) definiert. Genau hier kommt das Maximum Power Point Tracking (MPP-Tracking) ins Spiel. Dieses System stellt sicher, dass die Solaranlage trotz äusserer Einflüsse stets an ihrem Leistungsmaximum arbeitet, also an dem Punkt, an dem die Differenz zwischen Stromstärke und Spannung am grössten ist.
Ein typisches Solarmodul, das zwischen 36 und 144 Solarzellen enthält, kann eine Ausgangsspannung von 18 bis 80 Volt erzeugen. In einer Photovoltaikanlage kann die Ausgangsspannung jedoch noch höher sein, da mehrere Module in Reihe geschaltet werden können, um einen sogenannten String zu bilden.
Eine Frequenz von 50 Hertz bedeutet, dass der Strom pro Sekunde 50 Mal seine Polarität wechselt. Diese Frequenz ist notwendig, da unsere Stromnetze und die internen Hausstromleitungen auf Wechselstrom ausgelegt sind. Daher muss der von Solarmodulen erzeugte Gleichstrom umgewandelt werden, um ihn «kompatibel» mit dem Netz zu machen.

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