Kurz & Knapp und erklärt:

Der Wechselrichter wandelt den von Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um, optimiert die Leistung und sorgt für Sicherheit. Je nach Bedarf gibt es Strang-, Mikro-, Hybrid- und Zentralwechselrichter. Energiemanagementsysteme wie enerixControl helfen bei effizienter Nutzung und Überwachung des Energieverbrauchs.

Neben den Solarmodulen gehört der Wechselrichter zu der zentralen Komponente einer Photovoltaikanlage. Der Photovoltaik-Wechselrichter schaltet und waltet das gesamte Solarsystem und einer seiner Hauptfunktionen besteht darin, den von den Solarpaneelen erzeugten Gleichstrom (DC) in haushaltsüblichen 230V – Wechselstrom (AC) umzuwandeln. Bei Photovoltaikanlagen ohne Stromspeicher ist der PV-Wechselrichter ein Einzelgerät, bei PV-Anlagen mit Stromspeicher ist der Wechselrichter oftmals im Batterie-Gehäuse integriert.

Durch die geschickte Auswahl des passenden Wechselrichters lässt sich eine Photovoltaikanlage ideal auf die lokalen Einsatzbedingungen abstimmen. Die Planung der Anlage muss dabei die Besonderheiten des gewählten Standortes wie Anlagengröße, Lage, Ausrichtung und eine eventuelle Verschattung berücksichtigen.

Hauptsfunktionen eines Wechselrichters

Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom:

Die Solarmodule einer Photovoltaikanlage erzeugen Gleichstrom (DC), der jedoch in dieser Form nicht direkt genutzt werden kann, da die meisten Haushaltsgeräte und das Stromnetz auf Wechselstrom (AC) ausgelegt sind. Der Wechselrichter übernimmt daher die Umwandlung des Gleichstroms in netzkonformen Wechselstrom. Durch diese Umwandlung wird der erzeugte Solarstrom kompatibel für den Verbrauch im Haushalt und kann bei Bedarf auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden.

Optimierung der Stromproduktion:

Der Wechselrichter trägt entscheidend zur Optimierung der Stromproduktion bei, indem er sicherstellt, dass die Solarmodule stets unter idealen Bedingungen arbeiten. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Optimierung ist das sogenannte Maximum Power Point Tracking (MPP-Tracking). Der MPP Tracker passt den Stromfluss und die Spannung dynamisch an die wechselnden Bedingungen an, beispielsweise an schwankende Lichtverhältnisse oder die Temperatur der Module.

So kann die Anlage selbst bei bewölktem Himmel oder schwacher Sonneneinstrahlung die maximale Leistung aus den Modulen herausholen. Durch dieses kontinuierliche Ausbalancieren der elektrischen Parameter ermöglicht der Wechselrichter, dass die Module jederzeit ihren optimalen Arbeitspunkt erreichen, was den Energieertrag erhöht und die Effizienz der gesamten Photovoltaikanlage steigert.

Monitoring und Überwachung des PV Systems:

Wechselrichter bieten Kommunikations- und Monitoring-Funktionen, mit denen Betreiber ihre Anlage in Echtzeit überwachen können. Über Apps oder Webportale sind Stromertrag und potenzielle Störungen direkt einsehbar. Dadurch lassen sich Leistungseinbußen frühzeitig erkennen und beheben. Für eine optimierte Steuerung empfiehlt sich ein Energiemanagementsystem wie enerixControl, das zusätzlich den Eigenverbrauch maximiert und die langfristige Wirtschaftlichkeit der Solaranlage unterstützt.

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Überwachung und Sicherheit:

Ein Wechselrichter hat zudem auch eine Schutz- und Überwachungsfunktion. Bei technischen Problemen oder Fehlern (z.B. Überspannung oder Kurzschluss) schaltet er automatisch ab, um Schäden an der Anlage oder im Netz zu vermeiden.

Welche Arten von PV Wechselrichtern gibt es?

Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern, die je nach Anlagengröße, Dachbedingungen und individuellen Anforderungen ausgewählt werden können. Jeder Wechselrichtertyp hat spezifische Stärken, von der einfachen Umwandlung bei kleineren Anlagen bis zur Optimierung einzelner Module bei komplexeren Anlagen mit Verschattung. Bei größeren, gewerblichen Anlagen werden Zentralwechselrichter eingesetzt. Hier erfährst du, welche Wechselrichterarten es gibt und welche Funktionen sie jeweils bieten, um den Solarstrom bestmöglich nutzbar zu machen.

Strangwechselrichter

Strangwechselrichter (String-Wechselrichter) sind die am häufigsten verwendeten Wechselrichtertypen für Photovoltaikanlagen. Sie bündeln die Leistung mehrerer Solarmodule, die in sogenannten “Strings” oder Reihen zusammengeschaltet sind, und wandeln den erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um. Ein großer Vorteil der Strangwechselrichter ist ihre Effizienz und Kosteneffektivität bei kleinen bis mittelgroßen Anlagen.

Jedoch kann es bei Strangwechselrichtern zu Leistungseinbußen kommen, wenn einzelne Module in einem String durch Schatten oder Verschmutzungen weniger Strom erzeugen. Um diesen Nachteil zu vermeiden, sind Strangwechselrichter ideal für Dächer ohne Verschattung und in gleichmäßiger Ausrichtung. Für komplexere Bedingungen kann es sinnvoll sein, Leistungsoptimierer oder andere Systeme zu ergänzen, die den Ertrag einzelner Module überwachen und maximieren.

Microwechselrichter

Modulwechselrichter (Microinverter oder Microwechselrichter) sind kleine Solar-Wechselrichter, die direkt an jedes einzelne Solarmodul angeschlossen werden. Im Gegensatz zu Strangwechselrichtern, die den Strom mehrerer Module bündeln, wandelt ein Modulwechselrichter die Energie jedes Moduls direkt beim Modul in Wechselstrom um. Der Wechselstrom wird dann gebündelt vom Dach zum Einspeisepunkt hinunter geführt. Dies bringt den Vorteil, dass Leistungseinbußen durch Verschattung oder Verschmutzung einzelner Module auf den Rest der Anlage keinen Einfluss haben. Microinverter eignen sich daher besonders gut für Dächer mit verschiedenen Ausrichtungen oder wenn einzelne Module gelegentlich verschattet sind. Zwar sind Modulwechselrichter in der Anschaffung oft teurer als Strangwechselrichter, bieten aber höhere Flexibilität und Effizienz bei anspruchsvollen Installationsbedingungen.

Hybridwechselrichter

Hybridwechselrichter kommen bei Photovoltaikanlagen mit Batteriespeichern zum Einsatz. Hybrid-Wechselrichter minimieren die Anzahl der Stromumwandlungen zwischen Gelichstrom und Wechselstrom. Bei Systemen mit separaten PV- und Batterie-Wechselrichtern muss der Strom mehrfach umgewandelt werden, was zu Energieverlusten führt. Der Hybrid-Wechselrichter reduziert diese Verluste, indem er den Solarstrom direkt in den Batteriespeicher leiten kann. Liefert die Photovoltaikanlage alleine zu wenig Strom zieht der Hybridwechselrichter zusätzlich Gleichstrom aus den Batterien und vermischt diese beiden Stromquellen.

Hybridwechselrichter verfügen über ein integriertes Energiemanagementsystem, das den Stromfluss intelligent steuert. Es entscheidet basierend auf Faktoren wie Tageszeit und Verbrauchsbedarf, ob die erzeugte Energie im Haus genutzt, in der Batterie gespeichert oder ins Stromnetz eingespeist werden soll. Viele Hybridwechselrichter bieten zudem eine Notstromfunktion. Bei einem Netzausfall können sie das Haus weiterhin mit Strom aus der Batterie versorgen, was eine unterbrechungsfreie Stromversorgung für mehrere Stunden gewährleistet

Hybridwechselrichter lassen sich in Energiemanagementsysteme wie enerixControl integrieren, um Stromflüsse optimal zu steuern und den gespeicherten Strom effizient zu nutzen.

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter kommen in der Regel nur bei sehr großen Dach- oder Freiflächen-Photovoltaikanlagen zum Einsatz bei deren Solarmodule ähnliche Bedingungen herrschen. Alle Modulstränge werden zentral zusammengeführt und an einen einzigen großen Wechselrichter angeschlossen. Für Photovoltaikanlagen im Privatbereich sind sie nicht geeignet.

So wählst du den passenden Wechselrichter für deine Photovoltaik Anlage

Die Wahl des richtigen Wechselrichters für die Photovoltaik ist entscheidend für die Effizienz und langfristige Leistung deiner PV-Anlage. Der Wechselrichter sollte zur Anlagengröße, der Dachausrichtung und -neigung, zu den regionalen Einstrahlungswerten und evtl. Verschattungen passen um den maximalen Ertrag zu erzielen und die Investition abzusichern.

Hier sind die wichtigsten Punkte, die du bei der Auswahl deines Solar-Wechselrichters beachten solltest:

Wie groß ist die Solaranlage und passt die Wechselrichtergröße dazu?
Ein zu großer aber auch ein zu kleiner Solar Wechselrichter liefern nicht die gewünschten Ergebnisse. Das Größenverhältnis zwischen Anlagenleistung und Wechselrichter-Leistung sollte zwischen 90% und 110% liegen. Eine leichte Unterdimensionierung des Wechselrichters (bis zu 10% unter der Anlagenleistung) kann akzeptabel sein, da die volle Modulleistung selten erreicht wird.
Wie ist die Dachausrichtung und die Dachneigung?
Nach Süden ausgerichtete PV-Anlagen benötigen einen leistungsstärkeren Wechselrichter als West-, Ost- oder Nordanlagen.
Liegen Teilverschattungen vor oder ist das Dach bzw. das Solarfeld immer schattenfrei?
Wie viele unterschiedliche Dachflächen sollen belegt werden? Wenn ja, muss man entscheiden, ob man einen Wechselrichter mit mehreren MPP Tracker verwendet, Leistungsoptimierer oder sogar Mikro Wechselrichter.
Wo soll der PV Wechselrichter montiert werden, im Innen- oder im Aussenbereich?
Wenn der Wechselrichter im Aussenbereich montiert werden soll, dann benötigt es eine höhere Schutzklasse. Der Aufstellungsort sollte zudem kühl sein. Je kühler die Umgebung, desto weniger muss das Gerät sich selbst kühlen und desto höher die Lebensdauer. Der Keller oder die Garage eignen sich hervorragend als Standort für den Solar Wechselrichter.

Neben den technischen Auswahlkriterien sollte man auch auf die Leistungen der Wechselrichter Herstellers achten:

Wirkungsgrad: Moderne PV Wechselrichter erreichen Wirkungsgrade von rund 98 Prozent. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet weniger Energieverlust bei der Umwandlung von Gleichstrom auf Wechselstrom und mehr Ertrag.
Herstellergarantie: Der PV Wechselrichter sollte eine Produktgarantie von mindestens fünf Jahren haben. Achte darauf, dass der Hersteller eine kostengünstige Garantieverlängerung auf 10, 15 oder sogar 20 Jahre anbietet – das schafft zusätzliche Sicherheit.
Reparatur- und Austauschmöglichkeiten: Prüfe, ob der Wechselrichter Hersteller kostengünstige Austauschgeräte oder Reparaturen nach Ablauf der Garantiezeit anbietet, um eventuelle zukünftige Kosten zu minimieren.
CE-Zertifizierung: Der Wechselrichter sollte das europäische CE-Zeichen besitzen, das zeigt, dass er den grundlegenden Sicherheitsanforderungen entspricht.
Sicherheitsabschaltung (ENS): Eine selbsttätige Freischaltung des Wechselrichters nach VDE 0126 ist wichtig, falls das öffentliche Netz abgeschaltet wird. Diese Sicherheitsfunktion schützt sowohl die PV-Anlage als auch das öffentliche Netz.
Konformitätserklärung und Unbedenklichkeitsbescheinigung: Der Wechselrichter muss eine Konformitätserklärung und eine Unbedenklichkeitsbescheinigung nach der EMV-Richtlinie besitzen, um Störungen im Stromnetz zu vermeiden.
Isolationsüberwachung: Eine Isolationsüberwachung ist unerlässlich, falls ein Isolationsfehler in der Anlage auftritt. Diese Funktion sorgt dafür, dass solche Fehler sofort erkannt und behoben werden können, um Sicherheitsrisiken zu vermeiden.
Kompatibilität mit Energiemanagementsystemen: Achte darauf, dass der Wechselrichter mit modernen Energiemanagementsystemen wie enerixControl kompatibel ist. Ein Energiemanagementsystem hilft, Stromflüsse intelligent zu steuern, den Eigenverbrauch zu maximieren und die Autarkie der PV-Anlage deutlich zu erhöhen.

Beispiel für die richtige Auswahl eines PV Wechselrichter:

Du planst eine Solaranlage mit einer Modulleistung von 8 kWp für dein Haus. Das Dach ist teilweise durch nahegelegene Bäume immer wieder mal beschattet. Um eine hohe Effizienz zu erzielen, solltest du einen Wechselrichter wählen, der sowohl zur Größe der Photovoltaikanlage passt und gleichzeitig die Beschattung berücksichtigt. Der Wechselrichter sollte eine Eingangsleistung auf der Gleichstrom-Seite von ca. 7 – 9 kW haben.
Liegt der Schatten nur an wenigen Stunden und nur auf einem kleinen Teil der Anlage vor dann reicht ein Solar Wechselrichter mit 2 oder 3 MPP Tracker. Wandert der Schatten jedoch über das gesamte Modulfeld sollte man über einen Wechselrichter mit Leistungsoptimierern oder über Mikro Wechselrichter nachdenken. Diese verhindern, dass die Verschattung eines Moduls die gesamte Leistung des Systems beeinträchtigt.

Das gibt es bei der Installation eines Wechselrichters zu beachten

Der Solar-Fachbetrieb spielt eine zentrale Rolle bei der Installation und Inbetriebnahme des Wechselrichters in PV-Anlagen. Fachleute sorgen dafür, dass der Wechselrichter optimal zur Leistung der PV-Anlage passt und richtig eingestellt ist, um den maximalen Energieertrag zu gewährleisten. Zudem kümmern sie sich um den korrekten Anschluss an das Hausnetz und an den Einspeisezähler, falls überschüssiger Strom ins öffentliche Netz abgegeben werden soll. Der Fachbetrieb stellt außerdem sicher, dass alle gesetzlichen Vorgaben und Netzanschlussbedingungen erfüllt sind und koordiniert bei Bedarf die Anmeldung beim Netzbetreiber.

Zu den häufigsten Installationsanforderungen gehören die Auswahl eines geeigneten Standorts für den Wechselrichter, idealerweise in einem gut belüfteten und trockenen Raum, um Überhitzung zu vermeiden. Auch die Integration von Überspannungsschutz und Absicherungen ist wichtig, damit der Wechselrichter gegen Spannungsschwankungen und Blitzeinwirkung geschützt ist. In PV-Anlagen mit Batteriespeicher übernimmt der Fachbetrieb zudem die Installation und Einrichtung eines Energiemanagementsystems wie enerixControl, das eine effiziente Steuerung der Stromflüsse ermöglicht, um den Eigenverbrauch zu maximieren und Stromkosten nachhaltig zu senken.

Solarstrom in netztypischen Strom wandeln

Der Wechselrichter (WR) wandelt den Solarstrom (Gleichstrom) in netzüblichen Wechselstrom um und macht ihn für den Haushalt nutzbar. Durch die geschickte Auswahl des passenden Wechselrichters lässt sich eine Photovoltaikanlage ideal auf die lokalen Einsatzbedingungen abstimmen. Die Planung der Anlage muss dabei die Merkmale des gewählten Standortes wie Anlagengröße, Lage, Ausrichtung und eine eventuelle Verschattung berücksichtigen. Je nach Art und Größe einer Solaranlage kommen unterschiedliche Wechselrichter von ganz unterschiedlichen Herstellern zum Einsatz kommen. Bei privaten Photovoltaikanlagen auf dem Einfamilienhaus verwendet man am häufigsten Strangwechselrichter und zwischenzeitig auch immer mehr Mikrowechselrichter. Bei größeren, gewerblichen Anlagen werden Zentralwechselrichter eingesetzt. Hier erhältst du alle wichtigen Informationen und Tipps.

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Namhafte Hersteller von Wechselrichtern

Bei der Auswahl eines Photovoltaik Wechselrichter spielen neben technischen Anforderungen auch die Qualität und Zuverlässigkeit des Herstellers eine große Rolle. Es gibt eine Vielzahl renommierter Hersteller, die sich durch innovative Technologien, umfangreiche Garantien und zuverlässigen Kundenservice auszeichnen. Im Folgenden stellen wir einige der bekanntesten Anbieter vor, die Wechselrichter für unterschiedliche Anforderungen und Anlagengrößen anbieten – von kleinen Heimanlagen bis hin zu großen gewerblichen Photovoltaikanlagen.

Fronius

Die Wechselrichter von Fronius. Sie sind effizient, zuverlässig und leistungsfähig und stellen das unverzichtbare Herzstück jeder Photovoltaikanlage dar. Mit den Leistungsklassen von 3,0 bis 20,0 kW sind die dreiphasigen Wechselrichter für jede Anlagengröße geeignet. Durch die hohe Systemspannung, den breiten Eingangsspannungsbereich und die zwei MPP-Tracker ist die maximale Flexibilität bei der Anlagenauslegung gewährleistet.

SMA

SMA PV Wechselrichter sind optimal für den Anlagenaufbau klassischer Haus- und Gewerbedachanlagen geeignet, denn die Sunny-Wechselrichter-Photovoltaik-Produktreihe deckt mit ihrem Produktportfolio ein breites Anwendungsspektrum ab. Anwender profitieren von zahlreichen praxiserprobten Produktfeatures: Hochflexibel durch die bewährte Optiflex-Technologie und den asymmetrischen Multistring sorgt er mit einem Spitzenwirkungsgrad für höchste Erträge.

SolarEdge

SolarEdge PV-Wechselrichter wurden speziell für die Anwendung von Photovoltaikanlagen mit Teilverschattungen entwickelt. Da durch die Leistungsoptimierer jedes Modul individuell gemanagt wird, entstehen hier nicht die typischen Nachteile bei einer Teilverschattung. SolarEdge Leistungsoptimierer erhöhen die Energieausbeute durch ständige Verfolgung des maximalen Leistungspunktes (MPPT) jedes einzelnen Moduls und damit den Ertrag deiner Anlage.

Enphase

Enphase Mikro-Wechselrichter sind speziell die für intelligente Stromnetze entwickelt wurden. Als Teil des Enphase IQ-Systems lassen sie sich perfekt mit dem Envoy-S und der Überwachungs- und Analyse-Software Enphase Enlighten kombinieren. Im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Haltbarkeit übertreffen die Geräte der IQ 7-Serie alle bisherigen Mikrowechselrichter-Generationen. Sie wurden mehr als eine Million Stunden unter Spannung getestet – so erfolgreich, dass Enphase sie mit einer branchenführenden 25-Jahre-Garantie anbietet. Enphase wurde 2006 gegründet. Das Unternehmen hat die Solarindustrie mit seiner revolutionären Mikrowechselrichter-Technologie grundlegend verändert.

Häufig gestellte Fragen zu Wechselrichtern

Wo ist der richtige Standort für einen Wechselrichter?

Die meisten Strang-Wechselrichter sind für die Innen- oder Außeninstallation konstruiert. Dennoch sollte man einen optimal geeigneten Standort wählen, weil dadurch die Lebensdauer und die Leistung der PV-Anlage erhöht wird. Die maximalen Solarerträge liefert der Wechselrichter, wenn er an einem dauerhaft kühlen Standort montiert wird. Hierfür eignen sich beispielsweise die Garage oder noch besser kühle Kellerräume. Ungeeignet sind dagegen ungedämmte Dachstühle mit einer sehr hohen Raumtemperatur oder Standorte im Außenbereich mit direkter Sonneneinstrahlung. Wichtig ist bei der Wahl des richtigen Standortes die notwendige Verbindung zum Internet, die man am leichtesten über das W-Lan einzurichten ist.

Wie wirkt sich eine Verschattung auf den Ertrag einer PV-Anlage aus und welche Abhilfe gibt es?

Verschattungen oder auch nur Teilverschattungen wirken sich negativ auf den gesamten Modulstrang aus. Fällt z.B. ein Schatten auf ein Modul, so wirkt sich die Leistungsminderung aufgrund der Reihenschaltung auf die Leistung des gesamten Strangs aus. Folgende Abhilfen sind möglich:

Die einfachste Abhilfe ist die Aufteilung der Module auf verschiedene und unabhängige Stränge. Alle schattenfreie in einen Strang und evtl. verschattete Module in einen weiteren Strang. Das ist möglich, wenn der Wechselrichter 2 getrennte Eingänge (MPP) hat.
Etwas kostspieliger ist der Einsatz speziell entwickelter Strang-Wechselrichter mit Modul-Leistungsoptimierern. Der Leistungsoptimierer maximiert den Energieertrag jedes einzelnen Moduls durch kontinuierliches MPP-Tracking. Die Lösung mit Leistungsoptimierern ist auch optimal für Anlagen geeignet, die sehr viele unterschiedliche Modulausrichtungen haben.
Dritte Möglichkeit ist der Einbau von Mikrowechselrichtern. Hier hat jedes Modul seinen eigenen Wechselrichter, der das Modul steuert.

Lebensdauer und Garantiezeiten von Wechselrichtern.
Verhalten bei Stromausfällen: Netztrennung und Inselbetrieb.
Was tun bei Verschattung und wie der Wechselrichter darauf reagiert.

Wie groß sollte der Strang-Wechselrichter sein?

Die Größe und die Anzahl der Wechselrichter hängt von der Menge der installierten Modulleistung (Generatorleistung DC) ab. Je mehr Module auf dem Dach installiert werden desto größer muss die Wechselrichterleistung sein und bei größeren Anlagen kommen oftmals auch mehrere Wechselrichter zum Einsatz. Eine zu große und zu kleine Wechselrichterleistung sollte deshalb vermieden werden, weil damit nicht der optimale Wirkungsgrad erreicht werden kann.

Wechselrichter – Funktion, Hersteller und worauf es bei der Wahl zu achten gilt!