Die Intensität der Sonneneinstrahlung ändert sich nicht nur mit den Jahreszeiten, sondern auch jede Stunde durch Bewölkungen, Verschattungen oder Temperaturwechsel. Dies führt zu einer konstant unterschiedlichen Photovoltaik-Leistung. Damit die Schwankungen nicht zu Leistungsverlusten führen, kann man Stringwechselrichter einsetzen. Was ein Stringwechselrichter ist, wie dieser genau funktioniert, welche Vor- und Nachteile er hat und wie hoch die Kosten sind, erfahren Sie in diesem Artikel.
Und auf diese Fragen geht der Artikel ein:
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Was ist ein Stringwechselrichter?
Ein Stringwechselrichter ist ein Gerät, das Gleichstrom (DC) von Solarmodulen in Wechselstrom (AC) für den Hausgebrauch oder das Stromnetz umwandelt. Er verbindet mehrere Solarmodule in einer Reihe (String) und optimiert die Energieumwandlung für maximale Effizienz und Leistung. Pro Solarmodulreihe wird ein Stringwechselrichter benötigt.
Stringwechselrichter von Sungrow
In der Regel befinden sich in einem Modulstrang zwischen 6 und 15 PV-Module. Diese sollten alle vom gleichen Typ sein, die gleiche Wattzahl haben und auch in die gleiche Richtung geneigt und ausgerichtet sein. Nur so wird auch der höchstmögliche Stromertrag erzeugt.
Wie funktioniert ein Stringwechselrichter?
Die Leistung einer Photovoltaikanlage schwankt täglich oder sogar stündlich, da sich auch die Intensität der Sonneneinstrahlung ständig ändert. Durch die Schwankungen kommt es zu unterschiedlichen Strom- und Spannungsstärken in den einzelnen PV-Modulen. Sind diese nun in Reihe geschaltet, kommt es zu sogenannten Mismatching-Verlusten. Diese können mit einem Stringwechselrichter reduziert werden.
Mismatching-Verluste entstehen nur in Reihenschaltungen. Sobald die Solarmodul-Leistung eines einzelnen Panels in der Reihe geringer ausfällt, reduziert das die Stromspannung der ganzen Reihe. Als Folge produziert die ganze Solarmodulreihe weniger Strom.
Die Mismatching-Verluste können jedoch nicht vollständig verhindert werden. Selbst, wenn die PV-Anlage in mehrere Reihen aufgeteilt ist, kann es immer noch innerhalb einer dieser Reihen zu kleineren Verlusten kommen. Moderne Stringwechselrichter haben deshalb integrierte MPP-Tracker. Diese passen die Leistung des Modulstrangs an die aktuellen Bedingungen an.
MPP steht für Maximum Power Point und kennzeichnet das Leistungsmaximum eines PV-Moduls. Wechselrichter mit MPP-Trackern versuchen immer, diesen Punkt zu jeder Zeit einzustellen. Dafür passen sie die Stromspannung auf die aktuelle Intensität der Sonneneinstrahlung beziehungsweise der Stromstärke an.
Unterschiede zu anderen Wechselrichter-Typen
Neben einfachen Stringwechselrichtern gibt es auch Multi-Stringwechselrichter. Statt einem Wechselrichter pro Modulstrang werden die verschiedenen Stränge in einem Multi-Stringwechselrichter zusammengeschlossen. Der Einsatz dieses Wechselrichter-Typs ist besonders dann sinnvoll, wenn die PV-Anlage aus unterschiedlich ausgerichteten Teilflächen besteht bzw. teilweise verschattet wird. Die MPP-Tracker können dann trotzdem die optimale Leistung pro Modulreihe einstellen.
Ein weiterer Typ sind Zentralwechselrichter. Dieser wandelt den Strom aller PV-Module in einer Anlage um. Ein Zentralwechselrichter kann jedoch nur einen MPP für alle Module einstellen. Zentralwechselrichter eignen sich deshalb eher für große Freiflächenanlagen im Gewerbe oder in der Industrie, bei denen die Bedingungen der Module gleich sind.
Bei kleineren PV-Anlagen kommt es häufig auch zum Einsatz von Modulwechselrichtern, auch Mikrowechselrichter genannt. Diese Art Wechselrichter ist wesentlich kleiner und weniger leistungsstark, da er nur den Strom eines Solarmoduls umwandelt. Mikrowechselrichter arbeiten unabhängig und stehen in keiner Beziehung zueinander. Sie eignen sich gut bei verwinkelten Dächern oder wenn es zu Verdichtungen kommt.
Vor- und Nachteile eines Stringwechselrichters
Im Vergleich zu den anderen Wechselrichter-Typen haben Stringwechselrichter folgende Vor- und Nachteile.
| Vorteile eines Stringwechselrichters | Nachteile eines Stringwechselrichters |
|---|---|
| einfache Verdrahtung, wenige Fehler | ineffizienter bei Verschattungen, da Mismatching nicht komplett verhindert ist |
| kostengünstig in der Installation | kürzere Garantien von 8 bis 12 Jahren |
| einfache Fehlerfindung bei Problemen und einfacher Austausch | teurer in der Anschaffung |
| nicht nur ein MPP für die ganze Anlage |
Ein Stringwechselrichter vereint viele der Vorteile von Modul- und Zentralwechselrichtern. So ist die Verdrahtung ähnlich einfach, wie bei einem Zentralwechselrichter. Da es nur zwei bis drei Modulreihen mit Kabeln gibt, kommt es nur selten zu Verdrahtungsfehlern. Die Einfachheit und die kürzeren Kabelwege machen die Installation zudem günstiger.
Dies hilft auch bei der Fehlersuche, sollte es zu Problemen bei der Stromproduktion kommen. So muss nur ein Wechselrichter begutachtet werden, anstatt alle Mikrowechselrichter der ganzen Anlage. Zudem haben Stringwechselrichter mehrere MPP-Tracker, um die Photovoltaikanlage zu überwachen und optimieren.
Für verwinkelte oder gar teils verschattete Dächer ist ein Stringwechselrichter mit seinen zwei bis drei MPP-Trackern dennoch nicht geeignet. Hier sind Mikrowechselrichter klar im Vorteil. Zudem ist die Garantie mit 8 bis 12 Jahren kürzer als bei Mikrowechselrichtern. Die Anschaffungskosten sind außerdem auch etwas höher als bei Zentral- und Mikrowechselrichtern, da Stringwechselrichter meist eine etwas größere Leistung benötigen, um den optimalen PV-Ertrag zu erzielen.
Was kostet ein Stringwechselrichter?
Ein Stringwechselrichter kostet im Schnitt zwischen 1.000 und 2.000 €. Diese Preise beziehen sich auf PV-Anlagen im privaten Bereich mit einer Leistung von 5 bis 12 kWp. Auch bei Wechselrichtern gilt: je größer die Leistung, desto höher die Preise. Dabei ist anzumerken, dass die Kosten pro kWh mit steigender Leistung etwas sinken. Die Preisspanne bei kleineren Anlagen liegt deshalb zwischen 170 und 280 € pro kWh.
-> Erfahren Sie mehr: Kosten und Preise für Wechselrichter
Hersteller von String-Wechselrichtern
Wir haben eine Liste mit einigen der größten Hersteller von Stringwechselrichter auf dem deutschen Markt für Sie erstellt. Mehr dazu können Sie auch hier nachlesen: Die 13 führenden Wechselrichter-Hersteller
| Hersteller | Herkunftsland |
|---|---|
| SMA | Deutschland |
| Huawei | China |
| Power Electronics | Deutschland |
| ABB | Schweiz |
| Sungrow | China |
| Solar Edge | Israel |
| Ingeteam | Italien |
| TMEIC | Japan |
| Fronius | Österreich |
| Schneider Electric | Frankreich |
Wann sollten Sie zu einem Strangwechselrichter greifen?
Stringwechselrichter eignen sich dann besonders gut, wenn die PV-Anlage sich auf zwei unterschiedlich ausgerichteten Dachhälften. Das ist zum Beispiel bei einer Ost-West-Anlage der Fall. Sie sind ebenfalls eine gute Wahl, wenn die Solaranlage etwas größer ist, da auf diese Weise Großteil der Mismatching-Verluste verhindert wird.
Allgemein eignen sich Stringwechselrichter besonders bei PV-Anlagen mit einer regelmäßigen Teilverschattung. Denn dann können die PV-Module entsprechend ihrer Leistung gruppiert und jede dieser Gruppen mit einem Stringwechselrichter versehen werden. Sie eignen sich auch gut auf privaten Hausdächern, da sie einen hohen Anlagenwirkungsgrad in Kombination mit moderaten Anschaffungs- und Instandhaltungskosten bieten.
Generell kann man auch Stringwechselrichter mit anderen Wechselrichter-Typen kombinieren. So ist es beispielsweise möglich, regelmäßig beschattete Module mit einem Stringwechselrichter zu versehen und den Rest der Anlage mit einem Zentralwechselrichter zu betreiben.
Fazit
Stringwechselrichter können unter Umständen die beste Lösung für Photovoltaikanlagen sein. Um sicherzustellen, dass sie für Ihre speziellen Anforderungen geeignet sind, sollten Sie einen erfahrenen Photovoltaik-Installateur konsultieren. Dieser hilft Ihnen bei der Wahl des passenden Wechselrichters.
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