Der Wechselrichter ist ein zentraler Teil jeder PV-Anlage. Ohne ihn ist der erzeugte Solarstrom im Haushalt nicht nutzbar. In diesem Ratgeber erfahren Sie alles über den Wechselrichter, von seiner Funktion, über die Kosten und verschiedene Arten.
Das wichtigste zuerst
Was ist ein Wechselrichter?
Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom um, überwacht das Netz und kann die Leistung der PV-Anlage optimieren.
Wechselrichter-Hersteller
SMA und Huawei haben die größten Marktanteile. Aber auch andere wie Fronius, Solar-Edge sind bekannte Marken.
Wie ist der Wirkungsgrad?
Moderne Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von über 98 %.
Was kostet ein Wechselrichter?
Ein Wechselrichter kostet zwischen 800 € und 2.500 €
Was ist ein Wechselrichter und wie ist seine Funktionsweise?
Ein Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt. Er wird in PV-Anlagen verwendet, um den von Solarzellen erzeugten Gleichstrom für Haushaltsgeräte und das Stromnetz nutzbar zu machen.
Dafür ändert der Wechselrichter die Polarität des Stroms. Die Polarität des Gleichstroms bleibt über die Zeit konstant, während sie beim Wechselstrom in regelmäßigen Abständen wechselt. Die Umwandlung von Solarstrom ist notwendig, damit er für Stromnetze und Haushalte nutzbar ist.
Der Wechselrichter ist ein wesentlicher Bestandteil einer Photovoltaikanlage.
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Wie ist ein Wechselrichter aufgebaut?
Ein PV-Wechselrichter besteht aus Eingangsschaltkreisen mit einem MPP-Tracker, Wechselrichterbrücken zur DC-AC-Umwandlung, Filtern zur Stromglättung und einem Steuerungssystem für effiziente und sichere Stromlieferung an das Netz oder Verbraucher.
Ein MPP-Tracker (Maximum Power Point Tracker) optimiert die Energieausbeute von Solarmodulen, indem er deren Betriebspunkt ständig anpasst.
Wie hoch ist der Wirkungsgrad eines Wechselrichters?
Wechselrichter haben einen Wirkungsgrad von 96 bis 98%. Transformatorlose Wechselrichter erreichen höhere Wirkungsgrade von über 98%, während Modelle mit Transformatoren eine niedrigere Effizienz von 96% aufweisen.
In den Datenblättern finden Sie verschiedene Angaben zum Wirkungsgrad eines Wechselrichters. Der Wichtigste ist der europäische Wirkungsgrad. Es handelt sich dabei um einen gewichteten Durchschnittswert bei in Europa typischen Lastbedingungen. Dieser Wert gibt einen realistischeren Einblick in die tatsächliche Leistung des Wechselrichters im täglichen Betrieb.
Welche anderen Aufgaben hat ein Wechselrichter?
Wechselrichter können viel mehr als nur Gleichspannung in Wechselspannung umwandeln. Im Folgenden erfahren Sie weitere Funktionen eines Wechselrichters.
1. Leistungsoptimierung
Jede Photovoltaikanlage hat einen Maximum Power Point (MPP). Der MPP ist die optimale Kombination aus Strom und Spannung für eine maximale Leistungsabgabe. Der Wechselrichter hält die Solarmodule am MPP, indem er den Innenwiderstand periodisch anpasst. Das gewährleistet eine kontinuierlich optimale Leistung. In bestimmten Situationen, zum Beispiel bei hohen Temperaturen, kann der Wechselrichter zu Kühlzwecken vorübergehend vom MPP abweichen.
Neben der Leistungsoptimierung übernimmt der Wechselrichter auch Überwachungsfunktionen.
2. Netzüberwachung
Der Wechselrichter überprüft regelmäßig die Parameter des Stromnetzes. Liegen diese nicht innerhalb des vorgegebenen Bereichs, reduziert oder stoppt der Wechselrichter die Einspeisung aus der Anlage. Das passiert, wenn bei starker Sonneneinstrahlung zu viel Solarstrom vorhanden und das Stromnetz überlastet ist.
3. Anlagenüberwachung
Jeder Wechselrichter verfügt über eine Kommunikationsschnittstelle zur Photovoltaikanlage. Sie überwacht die Spannung, den Strom und die Leistung der Anlage. So können Störungen schnell erkannt werden. Die Ertragsdaten können zudem auch an Online-Dienste oder Energiemanagementsysteme weitergeben. Diese Systeme helfen Anlagenbesitzern, ihren eigenen Strom optimal zu nutzen.
4. Sicherheit
Solarmodule können aufgrund ihrer Verbindung mit dem Stromnetz nicht einfach abgeschaltet werden. Für Techniker besteht Lebensgefahr, wenn sie mit den PV-Modulen während des Betriebs in Kontakt kommen. Um Wartungsarbeiten am Wechselrichter während des Betriebs der PV-Anlage zu ermöglichen, ist jeder Wechselrichter mit einer Trennvorrichtung ausgestattet. Diese trennt den Wechselrichter von den Solarmodulen. Damit ist ein sicherer Zugriff auf die Solaranlage gewährleistet.
Was kostet ein Wechselrichter?
Ein Wechselrichter kostet zwischen 800 und 2.500 €, was etwa 200 € pro installiertem kWp entspricht. Der Preis des Wechselrichters richtet sich nach der Leistung der Photovoltaikanlage. Eine höhere Leistung bedeutet höhere Kosten für den Wechselrichter. Die Kosten pro kWp nehmen dabei mit steigender Leistung ab.
Die Kosten für den Wechselrichter machen 10 bis 15 % der Gesamtkosten einer Photovoltaikanlage aus.
| Leistung PV-Anlage | Kosten pro kWp (Preisspanne) | Kosten pro kWp (Durchschnitt) | Kosten Wechselrichter |
|---|---|---|---|
| 1 - 5 kWp | 185 - 300 € | 240 € | 720 - 960 € |
| 5 - 8 kWp | 170 - 280 € | 220 € | 1.320 - 1.540 € |
| 8 - 12 kWp | 150 -190 € | 170 € | 1.540 - 1.700 € |
| 12 - 15 kWp | 100 - 160 € | 130 € | 1.560 - 1.690 € |
| 15 - 30 kWp | 80 - 120 € | 100 € | 2.000 - 2.500 € |
| 30 - 100 kWp | 70 - 80 € | 75 € | 3.750 - 6.000 € |
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Was sind die wichtigsten Wechselrichter-Arten?
Die wichtigsten Arten von Wechselrichter sind der Stringwechselrichter, der Multistring-Wechselrichter, der Mikrowechselrichter, der Zentralwechselrichter und der Hybrid-Wechselrichter.
Die verschiedenen Wechselrichtertypen eignen sich unterschiedlich gut für den Einsatz in Solaranlagen. Im Folgenden finden Sie einen kurzen Überblick über die gängigsten Typen, ihre Vor- und Nachteile sowie ihre Einsatzmöglichkeiten:
| Typ von Wechselrichter | Einsatzmöglichkeit | Vorteile | Nachteile |
|---|---|---|---|
| Stringwechselrichter | mittelgroße PV-Anlage zwischen 30 und 100 qm | individuelle Steuerung verschiedener Bereiche, Reduzierung von Leistungsverlusten | nur einheitlich für alle Module einstellbar, vergleichsweise teuer |
| Multistring-Wechselrichter | PV-Anlagen mit verschiedenen Teilbereichen | individuelle Steuerung verschiedener Bereiche, Reduzierung von Leistungsverlusten | teuer |
| Microwechselrichter | kleine PV-Anlage bis zu 30 qm | kleine Bauweise und leichte Montage, direkt an Wechselstrom anschließbar | geringerer Wirkungsgrad, höhere Kosten pro kWp |
| Hybrid-Wechselrichter | mittelgroße PV-Anlage zwischen 30 und 100 qm | integrierter Batteriespeicher, erhöhter Eigenverbrauch | teuer |
| Inselwechselrichter | Inselanlagen | verschiedene Spannungs- und Polaritäts-Optionen | kein Anschluss ans öffentliche Netz möglich |
| Zentralwechselrichter | Großanlagen mit über 500 qm | günstiger als mehrere Stringwechselrichter, geringere Fehleranfälligkeit | bei Störung droht Komplettausfall der Großanlage |
Stringwechselrichter
Stringwechselrichter (Quelle: Fronius)
Stringwechselrichter werden für den Betrieb mehrerer PV-Module mit ähnlichen Bedingungen eingesetzt. Zu diesen gehören gleiche Dachneigung, Ausrichtung und Beschattung. Mehrere MPP-Tracker helfen, verschiedene Bereiche individuell zu steuern und Verluste zu reduzieren. Allerdings können String-Wechselrichter den MPP nur einheitlich für alle Module im String einstellen. Das heißt, sie sind nicht ideal, wenn ein Teil des Strings verschattet ist.
Multistring-Wechselrichter
Multistring-Wechselrichter haben mehrere String-Eingänge. Jeder String hat seinen eigenen MPP-Tracker. Sie sind nützlich, wenn die Solaranlage Teile mit unterschiedlichen Ausrichtungen hat oder teilweise verschattet ist. Multistring-Wechselrichter minimieren in diesen Fällen die Verluste. Jeder String arbeitet an seinem MPP und liefert über einen DC/DC-Wandler und einen DC-Bus eine konstante Gleichspannung an den Wechselrichter. Diese Art von Wechselrichtern sind aufgrund ihrer Eigenschaften wesentlich kostspieliger.
Microwechselrichter
Modulwechselrichter (Quelle: SMA)
Mikrowechselrichter, auch Modul-Wechselrichter genannt, werden einzeln an jedem PV-Modul angebracht. Sie sind ideal für kleinere PV-Anlagen und Balkonkraftwerke. Ihre Installation ist einfach, und sie lassen sich direkt an das Wechselstromnetz anschließen. Allerdings haben sie einen geringeren Wirkungsgrad und höhere Kosten pro kWp.
Hybrid-Wechselrichter
Ein Hybrid-Wechselrichter ist ein Hybridgerät aus Wechselrichter mit Speicher. Er erfüllt alle Funktionen eines normalen Wechselrichters und speichert zusätzlich Strom. So wird der tagsüber erzeugte überschüssige Solarstrom gespeichert und nachts genutzt. Dies trägt dazu bei, den Eigenverbrauch des erzeugten Stroms zu erhöhen.
Inselwechselrichter
Inselwechselrichter ermöglichen den unabhängigen Betrieb von Solaranlagen ohne Anschluss an das Stromnetz. Deshalb geben sie den Takt der Spannung selbst vor und bieten je nach Anwendung verschiedene Spannungs- und Polaritätsoptionen.
Wenn Sie Großanlagen nicht ans öffentliche Stromnetz anschließen, benötigen Sie zudem noch einen Zentralwechselrichter.
Zentralwechselrichter
Ein Zentralwechselrichter wird für eine gesamte Photovoltaikanlage eingesetzt. Er eignet sich für große PV-Anlagen in Gewerbe und Industrie. Diese Lösung ist kostengünstiger als der Einsatz mehrerer Stringwechselrichter und reduziert die Fehleranfälligkeit. Bei einer Störung des Zentralwechselrichters ist jedoch die gesamte Anlage ausfallgefährdet.
Wechselrichter Test und Vergleich: Welcher ist der beste?
Beim Kauf eines Wechselrichters sollten Sie auf renommierte Hersteller setzen. Die besten Wechselrichter in unserem Wechselrichter-Test kommen von Huawei, Fronius und SMA.
Platz | Hersteller | Wertung | Zuverlässigkeit | Leistung | Glaubwürdigkeit | Rentabilität |
|---|---|---|---|---|---|---|
1 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 4,8 | |
2 | 4.7 | 4.8 | 4.7 | 4.8 | 4.5 | |
3 | 4.5 | 4.7 | 4,8 | 4,8 | 3,9 | |
4 | 4.5 | 4.9 | 4.7 | 4.6 | 3.6 | |
5 | 4.5 | 4.7 | 4,8 | 4.6 | 3.7 | |
6 | 4.4 | 4.3 | 4.7 | 4.0 | 4.7 | |
7 | GoodWe | 4.4 | 4.0 | 4.4 | 4.3 | 4.9 |
8 | Hoymiles | 4.4 | 4.3 | 4.6 | 4.4 | 4.3 |
9 | FoxESS | 4.3 | 3.9 | 4.5 | 4.2 | 4.8 |
10 | Growatt | 4.3 | 4.0 | 4.8 | 4.4 | 4.2 |
11 | Sofar solar | 4.3 | 4.0 | 4.4 | 4.0 | 5.0 |
12 | Afore | 4.3 | 4.0 | 4.4 | 4.0 | 4.9 |
13 | Solarplanet | 4.2 | 4.0 | 4.1 | 4.0 | 4.6 |
Das Ranking bietet lediglich eine Auswahl der verfügbaren Wechselrichter-Hersteller. Zu weiteren bekannten Marken gehören unter anderem ABB, Kostal, Ingeteam und SolarMax.
Tipps für den Kauf und Installation eines Wechselrichters
Beim Kauf und Installation eines Wechselrichters sollten Sie auf folgende Merkmale achten:
- Zuverlässigkeit: Die Lebensdauer eines Wechselrichters von etwa 15 Jahren ist aufgrund hoher Leistungsbelastung kürzer als die der Solarmodule. Eine Störung des Wechselrichters führt zum Ausfall der gesamten PV-Anlage. Daher sind zuverlässige Wechselrichter mit schnellen Reparaturmöglichkeiten unerlässlich. Es lohnt sich, in hochwertige Wechselrichter zu investieren;
- Leistungsfähigkeit: Neben der Zuverlässigkeit spielen der Wirkungsgrad sowie die Quantität und Qualität von MPP eine wesentliche Rolle in der Leistungsfähigkeit eines Wechselrichters;
- Zertifikate: Achten Sie darauf, dass Wechselrichter über Zertifikate in Form von Konformitätserklärungen verfügen;
- Garantie: Die Garantiedauer gibt Aufschluss über die Qualität des Wechselrichters. Eine längere Garantie bedeutet mehr Vertrauen in die Qualität des Produkts. Gute Wechselrichter haben Garantien von mindestens 10 Jahren.
Die untere Aufstellung bietet eine Übersicht der Garantien bekannter Hersteller:
Hersteller | Garantie | Verlängerung |
|---|---|---|
 | 12 Jahre | bis 25 Jahre |
 | 5 Jahre | bis 20 Jahre |
 | 5 Jahre | bis 20 Jahre |
 | 5 Jahre | bis 20 Jahre |
 | 20 Jahre | - |
Die richtige Auslegung und Dimensionierung eines Wechselrichters
Bei der Auslegung und Dimensionierung eines Wechselrichters sollten der Modulstrang und der Wechselrichter die gleiche Dachneigung und Ausrichtung der PV-Module haben. Bei größeren Abweichungen planen Sie getrennte Wechselrichter oder Strings. Bei konstanter Verschattung trennen Sie die verschatteten und unverschatteten Modulbereiche am Wechselrichter. Ein MPP-Tracker im Wechselrichter sorgt dafür, dass die optimale Leistung erreicht wird.
Wo wird der Wechselrichter montiert?
Ein Wechselrichter wird an der Rahmenkonstruktion unter den PV-Modulen auf dem Dach montiert. Alternativ können Sie ihn auch auf einem festen Untergrund wie Beton oder Mauerwerk montieren. Vermeiden Sie die Montage an brennbaren Materialien wie Gipskartonplatten.
Für die Montage des Wechselrichter eignen sich kühle und gut belüfteten Raum.
Gibt es PV-Module mit integrierten Wechselrichtern?
Es gibt PV-Module mit integrierten Wechselrichtern. Zu den bekanntesten und besten gehören die Solarmodule SunPower Maxeon, welche wir bereits ausführlich getestet haben.
Sind alle Wechselrichter in Deutschland zugelassen?
Nicht alle Wechselrichter sind in Deutschland zugelassen. Ohne entsprechende Konformitätserklärung sind Wechselrichter in Deutschland und Europa nicht zulässig:
- Konformitätserklärung nach PN-EN 61000-3-2 und PN-EN 61000-3-3 (für Wechselrichter mit <16A); PN-EN 61000-3-12 und PN-EN 61000-3-11 (für solche mit 16-75A);
- Konformitätserklärung gemäß der Norm PN-EN 50438;
- Konformitätserklärung gemäß der Richtlinie 2014/35/EU (Niederspannung);
- Konformitätserklärung gemäß der Richtlinie 2014/30/EU (elektromagnetische Verträglichkeit).
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