Letzte Aktualisierung am 27. Februar 2023 von Mika Lehmann
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Ein Wechselrichter wird dazu verwendet, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Fast alle Geräte weltweit laufen mit Wechselstrom, der bereits aus der Steckdose kommt. Wenn der Strom jedoch von Dingen wie Sonnenkollektoren oder Batterien erzeugt wird, handelt es sich dabei um Gleichstrom. Wollen wir diesen jetzt für unsere Geräte nutzen, benötigen wir dazu den Wechselrichter, um ihn in Wechselstrom umzuwandeln. Ein Wechselrichter wird durch viele Schutzvorrichtungen geschützt, er besitzt zum Beispiel Überhitzungs-, Überspannungs- und Überlastungsschutz. Außerdem sendet er Warnsignale, falls irgendwelche Probleme auftreten sollten.
Gerätetypen
Es gibt drei verschiedene Varianten von Wechselrichtern
- Strangwechselrichter – Es wird ein kompletter Strang von in Reihe geschalteten Modulen angeschlossen. Schließt man mehrere Stränge an, wird dies als Multistring-Wechselrichter bezeichnet. Der Nachteil hier ist, sobald ein Modul teilverschattet ist, beeinträchtigt dies die Leistung des gesamten Stranges negativ. Als Vorteil wären die hohen Wirkungsgrade und die einfache zentrale Installation zu nennen.
- Modulwechselrichter – Wird direkt an ein einziges Solarmodul angeschlossen und wandelt so dessen Gleichstrom in Wechselstrom um. Die Ausgänge aller Modulwechselrichter werden parallel geschaltet und zusammen an das Netz angeschlossen. Eine Beeinträchtigung durch Teilverschattung kann hier nicht stattfinden, da jedes Modul seinen eigenen Wechselrichter hat. Für die vielen Wechselrichter und den hohen Aufwand bei der Montage entstehen allerdings hohe Kosten.
- Zentralwechselrichter – Sie sind in einem Technikraum untergebracht und kommen meist nur in professionellen Solaranlagen zum Einsatz. Man muss auch in großen Anlagen nur ein einziges Gerät warten und überwachen. Fällt dies jedoch aus, bleibt die komplette Anlage ohne Ertrag.
Auch speziell in der Solartechnik gibt es drei verschiedene Arten von Wechselrichtern
- Solarwechselrichter
- Batteriewechselrichter
- Hybridwechselrichter
Der Solarwechselrichter wird dazu benötigt, den Gleichstrom, der durch die Solarpanels aufgenommen wird, in die Batterie zu speisen. Dort benötigen Sie dann zusätzlich den Batteriewechselrichter, um den Strom in nutzbaren Haushaltsstrom, also Wechselstrom, umzuwandeln. Der Hybridwechselrichter hingegen kann beides, den aufgenommenen Gleichstrom in die Batterie speisen und ihn gleichzeitig in nutzbaren Wechselstrom umwandeln.
Man unterscheidet auch Wechselrichter mit reiner oder modifizierter Sinusspannung. Doch was ist genau der Unterschied? Ob Sie eine reine oder modifizierte Sinuswelle benötigen, hängt davon ab, für welches Elektrogerät Sie einen Wechselrichter einsetzen möchten. Die Hauptunterschiede liegen in der Art der ausgegebenen Wechselspannung. Der Wechselrichter mit der modifizierten Sinuswelle versucht, den bekannten Haushaltsstrom nachzuahmen. Diese Welle wird dabei als trapez- oder treppenförmig bezeichnet. Hier wird auf eine aufwendige Glättungstechnik verzichtet, weshalb keine reine Sinusspannung erzeugt wird. Deshalb sind diese auch wesentlich günstiger in der Anschaffung. Wechselrichter mit modifizierter Sinuswelle sind also für einfache Verbraucher, die sich ohmsch und induktiv verhalten, zum Beispiel Heizgeräte, Kaffeemaschinen oder Glühlampen. Problematisch kann die unreine Sinus-Trapezspannung jedoch für moderne Geräte werden, wenn elektronische Schaltungen und bestimmte elektronische Bauteile darin enthalten sind. Dies ist den Geräten meist von außen nicht anzusehen und kann zu ernüchternden Überraschungen führen. Ziehen Sie deshalb immer einen Fachmann zurate. Überhaupt nicht geeignet sind diese Art von Wechselrichtern für Geräte mit kapazitivem Verhalten, wie manche LED-Leuchten oder Energiesparlampen. Besser sind hier die Wechselrichter mit reiner Sinuswelle. Diese sorgen für eine qualitativ hochwertige Sinuswelle, welche der Haushaltsnetzspannung in nichts nachsteht. Das hat den Vorteil, dass alle Elektrogeräte ohne Einschränkungen funktionieren. Dies wird durch eine aufwendige Glättungstechnik erreicht, welche sich natürlich auch im Preis widerspiegelt. Zusammengefasst ist der Wechselrichter mit modifizierter Sinuswelle für einfache Haushaltsgeräte geeignet. Sie kommen mit dem Wechselrichter mit der reinen Sinuswelle aber immer besser weg, da Sie sich dort keine Gedanken über die mögliche Verwendbarkeit machen müssen.
Kosten
Durchschnittlich kostet ein normaler Wechselrichter 800 bis 2000 € und macht circa 10 bis 15 Prozent der gesamten Anschaffungskosten der PV-Anlage aus. Pro kW liegt der Preis bei circa 165 € pro installierter Nennleistung, diese ist das wichtigste Kriterium für den Preis. Ein Beispiel: Bewegt sich Ihre Anlage im Leistungsbereich von 5 bis 10 kWp und beträgt der Preis pro kW 166 €, dann wird der Wechselrichter 1328 € kosten. Die Kosten für die Installation erhöhen sich natürlich, je höher der Aufwand der Montage ist. Sind die Wege länger, muss mehr Kupferkabel verlegt werden, was auch wieder den Preis steigen lässt. Die Anschlusskosten belaufen sich in etwa auf 500 bis 1500 €.
Kosten für spezielle Wechselrichter im privaten Bereich
- Batteriewechselrichter zwischen 1000 € und 2500 €
- Hybridwechselrichter zwischen 2000 € und 4000 €
- Modulwechselrichter zwischen 3000 € und 6000 €
Welche Spannung muss mein Wechselrichter haben?
Die meisten induktiven Geräte mit Elektromotor als Antrieb benötigen während der Einschaltphase eine mehrfach höhere Leistung. Diese kurzfristigen Leistungsspitzen dauern meist nur den Bruchteil einer Sekunde. Dennoch ist es wichtig, dass diese Leistungsspitzen durch den Wechselrichter abgefangen werden. Dafür gibt es eine ganz einfache Faustformel. Die Dauerleistung des Wechselrichters sollte mindestens das Dreifache der Dauerleistung eines mit Elektromotor betriebenen Elektrogerätes betragen. Ein kleines Beispiel: Sie haben ein modernes, induktives Elektrogerät, nehmen wir an es handelt sich um eine Bohrmaschine, mit einer Leistung von 100W, welches 230V Haushaltsstrom benötigt. Ihnen steht aber nur eine 12V Autobatterie für die Versorgung zur Verfügung. Dann benötigen Sie einen Wechselrichter mit reiner Sinusspannung, um diese 12V Gleichspannung der Batterie in 230V Wechselspannung umzuwandeln. Der Wechselrichter sollte dabei mindestens eine Leistung von 300W erbringen können, also die dreifache Leistung des Elektrogerätes.
Modelle mit und ohne Trafo
Modelle mit Trafo können sowohl an negativ als auch an positiv geerdete Module angeschlossen werden. Der wichtigste Vorteil dieser Modelle ist die galvanische Trennung. Diese sorgt dafür, dass Wechsel- und Gleichströme getrennt behandelt und in unabhängige Stromkreise geleitet werden. Der Wechselrichter und die PV-Anlage werden im Falle einer Überspannung durch diese Trennung vor Schäden geschützt. Allerdings kommt es durch den Einsatz eines Trafos auch zu Umwandlungsverlusten und dies führt zu einem niedrigeren Wirkungsgrad. Ein weiterer Nachteil ist das höhere Gewicht, welches sich besonders bei der Montage bemerkbar macht. Durch den dadurch entstehenden höheren Materialaufwand sind diese auch teurer als die Modelle ohne Trafo. In die meisten Wechselrichter mit Trafo werden Lüfter eingebaut, um diese zu kühlen.
Vorteile der Modelle ohne Trafo sind der höhere Wirkungsgrad, das geringere Gewicht und somit auch eine einfachere Montage. Durch den Verzicht auf einen Lüfter sind diese Modelle akustisch kaum wahrzunehmen und durch den geringeren Materialeinsatz auch die preisgünstigere Variante. Diese Modelle sind aber leider nicht universell einsetzbar und nur mit sehr wenigen dünnschichtigen Solarpaneelen kompatibel. Um vor Überspannungen schützen zu können, müssen sie nach der Schutzklasse 2 installiert werden.
Der Wirkungsgrad liegt bei trafolosen Wechselrichtern bei rund 98% und bei Geräten mit Trafo bei nur rund 95%. Das klingt erst einmal nach keinem großen Unterschied, bei einer großen Anlage und einer langen Laufzeit führt dies wirtschaftlich und energetisch gesehen am Ende jedoch zu wesentlich mehr beziehungsweise weniger Ertrag.
