Das sollten Sie über den Wechselrichter einer PV-Anlage wissen

Dem Wechselrichter der PV-Anlage kommen zahlreiche zentrale Aufgaben zu. So erzeugen die Solarmodule zwar Elektrizität. Dabei handelt es sich jedoch um Gleichstrom (DC). Erst durch den Wechselrichter der Solaranlage wird die Elektrizität nutzbar, da er sie in Wechselstrom (AC) umwandelt, der von Geräten mit Stromanschluss benötigt wird. Diese Umwandlung sollte möglichst verlustfrei erfolgen. Aktuelle Wechselrichter kommen auf einen Wirkungsgrad von etwa 98 %.

Darüber hinaus soll der Wechselrichter bewirken, dass die Photovoltaikanlage stets ein Maximum ihrer möglichen Leistung abgibt. Tatsächlich ist diese entnehmbare Höchstleistung beziehungsweise der Maximum Power Point (MPP) starken Schwankungen unterworfen. Das liegt hauptsächlich daran, dass sich die Intensität der Sonneneinstrahlung auf die Solarzellen sowie der Temperatur der PV-Module im Tagesverlauf ändern. Durch ein sogenanntes MPP-Tracking justiert der Wechselrichter daher den erreichbaren Spitzenertrag ständig nach.

Was ist ein Wechselrichter?

Wechselrichter sind unverzichtbare Komponenten einer PV-Anlage, da sie den Sonnenstrom in normalen Haushaltsstrom umwandeln. Eine Photovoltaik-Anlage erzeugt Gleichstrom, für den Haushalt benötigen Sie aber Wechselstrom. Die folgende Infografik zeigt eine PV-Anlage und den Aufbau mit Wechselrichter:

Für die Photovoltaik können unterschiedliche Wechselrichter infrage kommen

Abhängig von der Art Ihrer Solaranlage muss der Wechselrichter verschiedene Merkmale erfüllen. Falls Ihre Photovoltaik netzunabhängig als Inselanlage arbeitet, bietet sich ein Wechselrichter ohne Einspeisung an. Dann kann ein AC/AC-Umrichter an der PV-Anlage bei Bedarf die Wechselspannung beispielsweise auf eine Batteriespannung von 12,8 V absenken. Für eine netzgekoppelte PV-Anlage indes benötigen Sie einen Einspeise-Wechselrichter. Er muss an die Netzspannung angepasst sein und für den Betrieb im jeweiligen Netz zugelassen sein.

Außerdem kann man unterscheiden zwischen:

  • Trafo-Wechselrichtern, die einen besseren Überspannungsschutz bieten, aber weniger effizient arbeiten und Wechselrichtern ohne Trafo, die einen höheren Wirkungsgrad haben und kleiner, leichter, leiser sowie günstiger sind
  • einem einphasigen Wechselrichter für Anlagen bis 6 kWp und einem dreiphasigen Wechselrichter für eine PV-Anlage mit höherer Leistung

Außerdem gibt es unter anderem verschiedene Arten von Wechselrichtern:

  • Modulwechselrichter und Mikro-Wechselrichter werden mit einem Solarmodul beziehungsweise maximal 2 Solarmodulen verbunden. Daher können sie selbst in PV-Anlagen, in denen durch Verschattungen die Leistungskurven der einzelnen Module deutlich voneinander abweichen, ein sehr präzises MPP-Tracking durchführen. Allerdings können sie kostspieliger sein und sind schwieriger zu installieren sowie zu warten.
  • String-Wechselrichter sind hinter einem Strang von mindestens 4 Solarmodulen geschaltet und für kleinere bis mittelgroße PV-Anlagen ausgelegt sowie für Systeme, die aus mehreren Strängen mit unterschiedlicher Ausrichtung bestehen. Falls jedoch einzelne Module in einem Strang verschattet sind, kann das den Ertrag des gesamten Strings verringern.
  • Bei einem Hybrid-Wechselrichter handelt es sich um einen Wechselrichter für die PV-Anlage mit Speicher. Er kann bei geringeren Speicherverlusten auch Gleichstrom speichern. Preislich sind Hybrid-Wechselrichter in der Regel günstiger als Lösungen mit Wechselrichter und separatem Speicher. Die meisten Vorteile bieten Hybrid-Wechselrichter mit groß ausgelegtem Speicher. Ein Nachteil ist, dass in der Regel alle Module der Anlage mit dem Hybrid-Wechselrichter verschaltet sind und daher bei Teilverschattungen überproportionale Ertragseinbußen möglich sind.

Welcher Wechselrichter für welche PV-Anlage?

Am häufigsten fällt bei Eigenheimen sowie Mehrfamilienhäusern bis zu einer bestimmten Größe die Entscheidung auf einen oder mehrere String-Wechselrichter für die Solaranlage. Ob auch für Ihre PV-Anlage dieser Wechselrichter die beste Wahl ist, hängt von zahlreichen Faktoren ab. Treten partielle Verschattungen auf, können Modul- beziehungsweise Mikro-Wechselrichter für Ihre Solaranlage empfehlenswert sein. Besteht die Anlage aber aus unverschatteten Modulen mit gleicher Ausrichtung, ist möglicherweise ein Hybrid-Wechselrichter für Ihre PV-Anlage die bessere Alternative.

Sinnvoll ist es hier, einen versierten Fachbetrieb zu Rate zu ziehen. Er weiß auch, welche Zertifizierungen vorhanden und Sicherheitsstandards erfüllt sein müssen. Das sind vor allem

Konformitätserklärungen nach PN-EN 61000-3-2 und -3 oder -11 und -12 sowie nach PN-EN 50438 und den Richtlinien 2014/30/EU sowie 2014/35/EU.

Wie wird der Wechselrichter in die PV-Anlage eingebunden?

Während Modulwechselrichter und Mikro-Wechselrichter in direkter Nähe zu den Solarmodulen installiert werden, sollten Sie für die weitaus häufiger verwendeten String-Wechselrichter ebenso wie für Hybrid-Wechselrichter einen Platz an einem kühlen Ort wählen. Sie können nämlich recht heiß werden, was ihren Wirkungsgrad und ihre Lebensdauer verringern kann. Unter anderem bietet sich der Keller als Standort zur Wandmontage an, falls er trocken ist und keine Staubbelastungen vorhanden sind. Achten Sie darauf, dass das Gleichstromkabel, welches Sie vom Dach aus dorthin führen, zur Vermeidung von Leitungsverlusten einen großzügig bemessenen Kabelquerschnitt aufweist.

Wichtig ist überdies, dass der String- oder Hybrid-Photovoltaik-Wechselrichter Ihrer Solaranlage soviel Platz hat, dass seine Abwärme nicht zu einem Hitzestau führen kann. Des Weiteren sollte sich der Einspeisezähler in nicht allzu großer Entfernung vom Hybrid- oder String-Wechselrichter der Solaranlage befinden. Zur Inbetriebnahme müssen DC- und AC-Anschlüsse nach den Herstelleranweisungen des Wechselrichters verbunden werden. Außerdem muss eine Ersteinrichtung vorgenommen werden. Es ist dringend zu empfehlen, Installation und Inbetriebnahme durch einen erfahrenen Solarteur vornehmen zu lassen.

Wartung und Fehlerbehebung damit der Photovoltaik-Wechselrichter lange und zuverlässig funktioniert

Der Wechselrichter einer Solaranlage zählt zu den sensibelsten Bauteilen im gesamten System. Damit er dennoch eine möglichst hohe Lebensdauer sowie einen optimalen Wirkungsgrad hat, sollte er regelmäßig gewartet werden. Wichtig ist, dass Sie die Software, die für die Kommunikation zwischen PV-Anlage und Wechselrichter sorgt, stets auf den neuesten Stand halten. Außerdem sollte die Verkabelung routinemäßig überprüft werden. Auch eine am besten tägliche Kontrolle des Displays ist sinnvoll. Dort können nämlich Fehlercodes unter anderem auf Speicher-, Firmware- oder Wandler-Probleme hinweisen. Einige Codes können auch auf Überspannung, instabilen Betrieb, defekte Strings oder auf Netzfehler deuten. Oft sind die Codes mit Handlungsanweisungen versehen. In einigen Fällen ist die Überprüfung von Anschlüssen erforderlich, in anderen eine Kontrolle von Messwerten.

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