So funktionieren Wechselrichter

Der von den Photovoltaik-Modulen produzierte Gleichstrom muss zunächst in Wechselstrom gewandelt werden, bevor er ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Dies ist Aufgabe des Wechselrichters, der somit das Bindeglied zwischen dem Solargenerator (also den Photovoltaik-Modulen) und dem Wechselstromnetz darstellt. Man unterscheidet dabei zwischen Geräten mit und ohne Trafo. Moderne Wechselrichter sind meist trafolos und erreichen damit höhere Wirkungsgrade.

Ein geeigneter Wechselrichter stellt sich schnell und präzise auf sich ändernde Einstrahlungsverhältnisse ein, etwa bei wechselnder Bewölkung. Vorrangig ist, dass er bei diesen unterschiedlichen Betriebszuständen möglichst effizient arbeitet, also stets einen hohen Wirkungsgrad erreicht. Darüber hinaus sollte der Anschluss verschiedenster Modultypen in unterschiedlichen Verschaltungen möglich sein. Dies erfordert beim Wechselrichter eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Eingangsspannung:

Er sollte sowohl mit niedrigen als auch mit hohen Solargeneratorspannungen arbeiten können.

Bei Netz gekoppelten Photovoltaik-Anlagen wird zwischen Stringwechselrichtern und Zentralwechselrichtern unterschieden. Stringwechselrichter werden in Leistungsklassen bis 5 kW angeboten. Einzeln oder kombiniert sind sie die passenden Wechselrichter für kleine und mittlere Anlagen bis zu einer Größe von etwa 60 kWp. Zentralwechselrichter kommen hingegen in großen Photovoltaik-Anlagen ab 60 kWp und Solarparks mit mehreren Megawatt Leistung zum Einsatz.

Hersteller von Wechselrichtern

ACE, Asp, Conergy, Danfoss, Delta Energy, Diehl/Matrix PS GmbH, Dorfmüller, Fronius, KACO, Kostal, Kyocera, Magnetek, Mastervolt, Photowatt, Refu Elektronik, Siemens, SMA, Solutronic, Sputnik AGSteca, Sunways, Xantrex

Wechselrichter können je nach Schaltung sowohl für die Erzeugung von einphasigem Wechselstrom als auch für die Erzeugung von dreiphasigem Wechselstrom (Drehstrom) ausgelegt sein. Sie erreichen Wirkungsgrade bis etwa 98 Prozent.

Arten von Photovoltaik Wechselrichtern

Es gibt drei Varianten von Wechselrichtern für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen.

Modulwechselrichter

Modulwechselrichter werden am Solarmodul montiert und werden für Solarmodul-Leistungen von 100 Wp bis 1400 Wp angeboten. Durch die Parallelschaltung werden Verluste aufgrund unterschiedlicher Beleuchtungsstärke der Module verhindert. Ein Trenntransformator dient der Sicherheit.

Stringwechselrichter

Stringwechselrichter sind mit einem Kabel mit mehreren in Reihe geschalteten Solarmodulen verbunden. Sie sind die heute am weitesten verbreiteten Wechselrichter in der Photovoltaik. Nachteile sind die hohen zu übertragenden Gleichspannungen und Probleme bei Teilabschattungen einzelner Module aufgrund der Reihenschaltung mehrerer Module.

Zentralwechselrichter

Zentralwechselrichter sind große Wechselrichter, die meistens in einem eigenen Raum untergebracht sind. Vorteile sind hohe Wirkungsgrade. Nachteil: Bei einer Störung ist der gesamte Anlagenteil außer Betrieb.

Es wird oft mit hohen Wirkungsgraden der Wechselrichter geworben. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters entscheidet jedoch nicht allein über den Gesamtwirkungsgrad einer Photovoltaikanlage, sondern alle weiteren Komponenten ebenso wie Reihen- oder Parallelschaltung.

Wechselrichter wechseln?

Der am meisten umstrittene und für den Anlagenbetreiber möglicherweise kostspieligste Punkt ist die Lebendauer des Wechselrichters. Die Frage, wie lange ein Wechselrichter hält, lässt sich in der Praxis nur schwer beantworten. Zu unterschiedlich sind die Postionen, zu widersprüchlich die Angaben der Hersteller. Kein Hersteller stellt in Frage, dass der eigene Wechselrichter die angenommene übliche Lebensdauer der Photovoltaikmodule von 20 bis 25 Jahren ebenfalls erreicht. Trotzdem empfehlen viele Solarteure ihren Kunden, die Garantiezeit grundsätzlich auf zehn Jahre zu erweiteren. Was dann geschieht, ist auch eine Frage des Risikotyps. Vorsichtige Kunden werden schon in den ersten zehn Jahren Geld für einen neuen Wechselrichter beiseite legen. Andere gehen das Risiko ein, hoffen aber, gegebenfalls dann einen modernen, preisgünstigen Wechselrichter einbauen zu können. 

Der Betreiber einer Photovltaikanlage sollte sich aber auf jeden Fall darauf einstellen, dass er einmal in 20 - 25 Jahren den Wechselrichter gegen einen neuen tauscht.

Üblicherweise bieten die großen Hersteller eine Werksgarantie von fünf Jahren an, übertreffen also die gesetzlich festgelegte Gewährleistungspflicht bereits um drei Jahre. Diese Werksgarantie ist dann noch in Schritten von fünf Jahren erweiterbar bis auf 20 Jahre, was in etwa den meisten Leistungsgarantien der Modulhersteller entspricht.

Kommt es zu Ausfällen, dann müssen die Ursachen nicht unbedingt im Gerät selbst liegen. Denn Wechselrichter und Generator müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Eine falsche oder ungenaue Auslegung des PV-Systems kann dazu führen, dass der Wechselrichter ständig an der Leistungsgrenze arbeitet, was die Lebensdauer der einzelnen Komponenten verkürzt. Ähnliche Effekte zeigen Aufstellungsfehler. Die Temperaturumgebung spielt hier eine nicht zu unterschätzende Rolle.