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Wechselrichter

SolarEdge SE8K

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Wofür brauchen Sie einen Wechselrichter?

Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um. Er wird zum Beispiel benötigt, um den selbst erzeugten Solarstrom der eigenen PV-Anlage im Haushalt verwenden zu können: Die Photovoltaikanlage erzeugt Gleichstrom (DC), während ins Haushaltsstromnetz nur Wechselstrom (AC) eingespeist werden kann. Ohne diese Umwandlung könnte der erzeugte Solarstrom nicht im Haushalt genutzt werden. Eine andere Bezeichnung für den Wechselrichter ist “Inverter”.

Andere Einsatzgebiete von Wechselrichtern sind zum Beispiel AC-gekoppelte Speicher. Dort wird die als Gleichstrom gespeicherte Energie wieder in Wechselstrom umgewandelt, um den Strom dem Hausnetz wieder zuzuführen.

Wie ein Wechselrichter funktioniert

Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um, indem er ihn regelmäßig unterbricht. Meist geschieht das durch eine “Zerhackschaltung”, die die Eingangsspannung praktisch zerhackt. Man spricht deshalb auch von einem “Zerhacker”.

Die Ausgangsspannung enthält entweder die gleiche Spannung wie der Eingang oder die entgegengesetzte, ist aber in jedem Fall zerhackt. Die Polarität der Spannung wechselt also immer wieder, was den Namen Wechselspannung erklärt, der für Wechselstrom ausschlaggebend ist. In vielen Wechselrichtern ist heute zudem ein Transformator integriert, kurz Trafo, damit Eingangs- und Ausgangsspannung sich unterscheiden können. So ist man in der Verwendung flexibler.

 

Was bei einem Wechselrichter wichtig ist

Art des Wechselrichters

Es wird zwischen reinen Wechselrichtern und Hybrid-Wechselrichtern unterschieden: Letztere wandeln den Strom nicht nur um, sondern verfügen auch über eine direkt angeschlossene Speichereinheit. Dabei handelt es sich in der Regel um eine 48 V- oder Hochvolt-Batterie, die den Gleichstrom (DC) speichert und erst zur Verwendung umwandelt. Bei vielen Hybrid-Wechselrichtern kann die Batterie auch im Nachhinein erst dazugekauft werden. Aber es gibt auch noch andere Arten von Wechselrichtern.

Diese Arten von Wechselrichtern gibt es:

  • Hybrid-Wechselrichter
  • Strangwechselrichter / Strang Inverter
  • Multi Strang Inverter

Wichtig: Wenn Sie den Wechselrichter für Ihre Solaranlage einsetzen möchten, müssen Sie sicherstellen, dass es sich um einen Solarwechselrichter handelt. Alternativ kann ein Wechselrichter nämlich auch für Stromwechselmotoren zum Einsatz kommen.

 

Wirkungsgrade

Der Wirkungsgrad gilt als die wichtigste Kennzahl eines Wechselrichters. Sie kennen ihn vielleicht von den Modulen Ihrer PV-Anlage: Dort beschreibt er das Verhältnis zwischen der auftreffenden Sonnenenergie und dem erzeugten Solarstrom. Beim Wechselrichter funktioniert es ähnlich: Der Wirkungsgrad beschreibt die Leistungsfähigkeit des Wechselrichters, indem er zeigt, zu welchem Prozentsatz dieser eingespeiste Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umwandeln kann. Verrechnen Sie die beiden Wirkungsgrade miteinander, erhalten Sie den Anlagenwirkungsgrad.

Übrigens: Wechselrichter mit einem Transformator, kurz Trafo, erreichen in der Regel höhere Werte als solche ohne, sind aber auch teurer. Generell müssen Sie beim Betrachten des Wirkungsgrads die verschiedenen Arten unterscheiden.

Diese Wirkungsgrade gibt es:

  • Spitzenwirkungsgrad
  • Europäischer Wirkungsgrad
  • Umwandlungswirkungsgrad
  • Anpassungswirkungsgrad
  • Gesamtwirkungsgrad

Spitzenwirkungsgrad (92-99 %)

Beim vom Hersteller angegebenen Wirkungsgrad handelt es sich in der Regel um einen Spitzenwirkungsgrad, der optimale, konstante Bedingungen voraussetzt. Voraussetzung ist hier ebenfalls, dass der Wechselrichter immer zu 100 Prozent ausgelastet ist. Das passiert in der Realität praktisch nie. Deshalb zeigt der Spitzwirkungsgrad zwar, wie gut der Wechselrichter gebaut ist, hat für den Alltag aber kaum Aussagekraft.

Europäischer Wirkungsgrad (95-97 %)

Die Alternative zum Spitzenwirkungsgrad ist der europäische Wirkungsgrad. Er wird im Alltag gerne zur Hand genommen, da er aus mehreren Teilwirkungsgraden berechnet wird. Das Verhältnis zur Gewichtung der einzelnen Wirkungsgrade ergibt sich aus den Wetterverhältnissen in Mitteleuropa. Gut sind Wechselrichter ab 95 Prozent Wirkungsgrad.

Umwandlungswirkungsgrad

Sowohl beim Spitzenwirkungsgrad als auch beim europäischen Wirkungsgrad handelt es sich um Arten des “Umwandlungswirkungsgrads”. So wird der Wirkungsgrad bezeichnet, der die Umwandlung von Gleichstrom (AC) in Wechselstrom (DC) beschreibt.

Anpassungswirkungsgrad

Der Anpassungswirkungsgrad beschreibt die Leistung von einem Bestandteil des Wechselrichters, dem MPP-Tracker. Den Tracker samt Wirkungsgrad erklären wir unten genauer. Er ist ausschlaggebend für die Leistungsfähigkeit des Wechselrichters. Man spricht hier auch vom MPPT-Wirkungsgrad oder MPP-Tracking-Wirkungsgrad.

Gesamtwirkungsgrad

Der Gesamtwirkungsgrad bringt den Umwandlungs- und den Anpassungswirkungsgrad zusammen. Die Idee dahinter: Der Wirkungsgrad alleine bringt nicht viel, wenn der MPP-Tracker keinen hohen Anpassungswirkungsgrad hat. Er wird noch nicht von allen Herstellern angegeben, würde laut Experten aber endlich eine vergleichbare Größe schaffen.

 

Leistung

DC-Nennleistung / Eingangsleistung

Die Eingangsleistung eines Wechselrichters wird auch als DC-Nennleistung bezeichnet. Die DC-Nennleistung ist das Gegenteil der AC-Nennleistung. Sie beschreibt die Strommenge, die der Wechselrichter aufnehmen kann und wird deshalb auch Eingangsleistung genannt. Die DC-Nennleistung sollte mit der Generatorenleistung Ihrer PV-Anlage übereinstimmen. Achten Sie zudem darauf, die laut BDEW-Richtlinie erforderliche Blindleistung mit einzukalkulieren. Wir erklären das im Absatz “Blindleistung” genauer.

AC-Nennleistung / AC-Leistung / Ausgangsleistung / Entladeleistung

Wir hatten ja bereits erklärt, dass ein Wechselrichter den von der PV-Anlage erzeugten Gleichstrom (DC) in den im Haushaltsnetz benötigten Wechselstrom (AC) umwandelt. Bei dieser Umwandlung geht immer ein wenig Strom verloren. Wie viel Prozent des Solarstroms umgewandelt werden kann, hängt von der Leistungsfähigkeit des Wechselrichters ab, dem Wirkungsgrad. Setzt man die DC-Nennleistung mit dem Wirkungsgrad in Zusammenhang, errechnet sich die AC-Leistung. Diese wird in Watt beziehungsweise Kilowatt (kW) angegeben. Man spricht hier auch von der AC-Leistung, kurz für Wechselstrom-Leistung. Alternativ sagt man “Ausgangsleistung” oder “Entladeleistung”.

Merke:
Manchmal wird bei der AC-Nennleistung fälschlicherweise ein Prozentsatz angegeben. Das ist dann der Wirkungsgrad des Wechselrichters und die eigentliche AC-Nennleistung muss selbst berechnet werden.

Blindleistung

Wenn Energie übertragen wird, geht dabei immer auch ein wenig Energie verloren. Diese Energie kann man nicht nutzen und nennt sich Blindleistung. Wer seinen Solarstrom ins Netz einspeist, muss auch Blindleistung bereitstellen. Das schreibt die Mittelspannungsrichtlinie des Bundesverbands der Energie- und Wasserwirtschaft (BDEW) für PV-Anlagen seit Januar 2009 vor. Grund dafür ist, dass die Blindleistung benötigt wird, um die Spannung im Stromnetz abzusenken beziehungsweise um zu verhindern, dass sich diese in einen problematischen Bereich anhebt. Heutzutage sind alle auf PV-Anlagen ausgelegten Wechselrichters blindleistungsfähig.

Wirkleistung

Wirkleistung ist das Gegenteil von Blindleistung. Es handelt sich dabei um die nutzbare Energie. Verglichen wird der Unterschied oft mit einem Bierglas: Das Bier ist die Wirkleistung, der Schaum ist die Blindleistung. Beides zusammen ergibt die Gesamtleistung oder Scheinleistung.

 

MPP-Tracker / MPPT-Regler

Der MPP-Tracker oder MPPT-Regler ist im Wechselrichter integriert. “MPP” steht für Maximum Power Point. Die Aufgabe des MPP-Trackers ist es, diesen Punkt zu finden – denn das ist der Punkt, an dem die PV-Anlage die höchstmögliche Leistung erzielt. Die Leistung der PV-Anlage hängt von der Stromstärke und der Spannung in den einzelnen Modulen ab. Beides schwankt ständig: Ändert sich die Sonneneinstrahlung, ändert sich die Stromstärke. Ändert sich daraufhin die Temperatur, hat das wiederum Auswirkungen auf die Spannung. Innerhalb dieser stetigen Schwankungen findet der MPP-Tracker den Punkt, an dem das Solarmodul oder der String Ihrer PV-Anlage die optimale Leistung erzeugt. Das Gleiche macht auch der Pulsweitenmodulations-Regler (PWM-Regler), der als Alternative zum MPPT-Regler im Wechselrichter verbaut sein kann.

Eine große Rolle spielt deshalb die Anzahl an Trackern/Reglern, über die der Wechselrichter Ihrer Wahl verfügt. Wie viele Tracker für Sie ideal sind, hängt von der Ausrichtung Ihrer PV-Anlage ab und von den Bäumen drumherum. Wenn ein String noch Sonne hat und der andere schon im Schatten liegt, sollten diese Strings von unterschiedlichen MPP-Trackern gesteuert werden, um keine Leistung zu verschenken.

Fast noch wichtiger ist aber, wie gut der eingebaute Tracker funktioniert. Diese Angabe macht der “Anpassungswirkungsgrad”. Er beschreibt die Anpassungsfähigkeit und die Geschwindigkeit, mit der der Tracker den optimalen Arbeitspunkt ermittelt und einstellt. Ein guter Anpassungswirkungsgrad liegt bei 96 bis 98 Prozent.

1-phasig oder 3-phasig

Ein Unterschied bei Wechselrichtern ist die Anzahl der Phasen. Beim Strom in unserem Hausnetz handelt es sich um 3-Phasen-Wechselstrom. Um den eigenen Solarstrom optimal im Haushalt verwenden zu können, sollte deshalb ein 3-phasiger Wechselrichter zum Einsatz kommen. Für PV-Anlagen mit mehr als 4,6 kWp Leistung ist das sogar vorgeschrieben.

Wird der erzeugte Strom “nur” ins öffentliche Netz eingespeist und ist die Anlage kleiner, reicht auch ein 1-phasiger Wechselrichter. Dieser ist in der Regel günstiger. In Deutschland ist er aufgrund der Phasenschieflast allerdings begrenzt. Denn hier sind pro Phase nur 4.600 VA Scheinlast erlaubt – also Wirkleistung plus Blindleistung. Erzeugt die eigene Anlage mehr, verschenkt man mit einem 1-phasigen Wechselrichter gegebenenfalls Leistung. Sprechen Sie uns bei Fragen dazu gerne an, dann erklären wir das genauer!

FAQ: Häufig gestellte Fragen zu Wechselrichtern

Welche Wechselrichter sind zu empfehlen?

Das hängt ganz von Ihrer PV-Anlage ab. Nur durch optimal aufeinander abgestimmte Komponenten holen Sie das Meiste aus der verfügbaren Sonneneinstrahlung raus.

Generell empfehlen wir, bei Wechselrichtern nicht unter 95 Prozent Wirkungsgrad zu gehen. Zudem sollten Sie auf den Wirkungsgrad Ihrer MPP-Tracker achten und die Anzahl derer im Wechselrichter Ihrer Wahl. Wenn Sie Ihren Strom ins öffentliche Netz einspeisen wollen, muss Ihr Wechselrichter zudem blindleistungsfähig sein.

Genauere Aussagen können wir treffen, wenn wir Ihre Anlage kennen. Kontaktieren Sie uns daher gerne für eine unverbindliche Beratung!

Was kostet ein Wechselrichter?

Das hängt von vielen Faktoren ab, unter anderem der Anzahl an MPP-Trackern, dem Wirkungsgrad und der Leistung. Wir haben das oben genauer erklärt. Die Wechselrichter in unserem Sortiment beginnen bei 849,00 Euro.

Eine grobe Faustregel ist, dass die Kosten des Wechselrichters circa 15 Prozent der Gesamtkosten Ihrer PV-Anlage ausmachen. Mehr zu den Kosten einer PV-Anlage erfahren Sie im PV Kosten Ratgeber unserer Partnerfirma ESS Kempfle.

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