Was ist ein Wechselrichter? – Infos und Funktion

Ein Wechselrichter ist wie das Herzstück der Photovoltaikanlage. Diese essenzielle Vorrichtung sorgt dafür, dass der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird. Doch was passiert genau bei diesem Prozess? Welche Arten von Wechselrichtern gibt es, und worauf solltest du bei der Auswahl achten? Wir verraten es dir – damit du in Sachen Wechselrichter auch den richtigen Anschluss findest!

Der Wechselrichter - in Photovoltaikanlagen unverzichtbar

Die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom

Ein Wechselrichter, manche Modelle auch Inverter genannt, ist ein essenzieller Bestandteil jeder Photovoltaikanlage. Solar-Module erzeugen Gleichstrom (DC), der jedoch so nicht direkt in Haushalten genutzt werden kann. Haushaltsgeräte und das öffentliche Stromnetz arbeiten mit Wechselstrom (AC). Genau hier kommt der Wechselrichter ins Spiel: Er wandelt den erzeugten Gleichstrom in nutzbaren Wechselstrom um.

Dieser Vorgang geschieht durch elektronische Schaltkreise und Transformatoren, die die Spannung und Frequenz des Stroms anpassen. Moderne Wechselrichter arbeiten mit modulierter Pulsweitensteuerung (PWM), um eine saubere Sinuswelle zu erzeugen, die mit dem Stromnetz kompatibel ist. Dabei spielt die Wechselspannung eine zentrale Rolle, da sie die Spannung des umgewandelten Stroms an die Anforderungen des Netzes anpasst. Ohne diese Umwandlung wäre die Stromversorgung durch Solarenergie nicht nutzbar.

Überwachung und Steuerung der Anlage

Neben der Umwandlung hat der Wechselrichter eine zweite wichtige Aufgabe: die Optimierung und Steuerung der Photovoltaikanlage. Wechselrichter erfassen laufend Leistung, Spannung und Frequenz der Anlage und passen die Umwandlung entsprechend an, um eine maximale Effizienz zu gewährleisten.

Zusätzlich übernehmen viele Wechselrichter eine Sicherheitsfunktion. Sie erkennen Netzstörungen, Spannungsschwankungen oder Defekte und können im Notfall die Einspeisung ins Netz unterbrechen. Das schützt sowohl die Anlage als auch das Stromnetz vor Schäden.

Was für Wechselrichterarten gibt es?

Modulwechselrichter (Mikro-Wechselrichter, z. B. von Hoymiles)

Hoymiles Wechselrichter gehören zur Kategorie der Modulwechselrichter, auch bekannt als Mikro-Wechselrichter. Sie sind weder Hybrid- noch Zentral- oder Stringwechselrichter, sondern speziell für die dezentrale Umwandlung von Strom auf Modulebene konzipiert.

Modulwechselrichter, auch Mikro-Wechselrichter genannt, werden direkt an einzelne Solarmodule angeschlossen. Dadurch kann jedes Modul unabhängig arbeiten, was besonders in Photovoltaikanlagen mit teilweiser Verschattung vorteilhaft ist.

Ein führender Hersteller in diesem Bereich ist Hoymiles, dessen Wechselrichter für Balkonkraftwerke besonders beliebt sind. Die Vorteile:

• Höhere Effizienz durch unabhängige Modulsteuerung. Hoymiles Mikro-Wechselrichter bieten einen Wirkungsgrad von bis zu 96,7 %, sodass möglichst viel Sonnenenergie in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt wird.
• Einfache Installation direkt am Modul
• Hohe Sicherheit – Da sie mit niedriger Gleichspannung arbeiten, reduzieren sie das Risiko elektrischer Gefahren.
• Unabhängige Leistung pro Modul – Jedes Solarmodul arbeitet individuell, sodass Schatten auf einem Modul nicht die gesamte Anlage beeinflusst.
• Plug-and-Play-Installation – Keine komplizierte Verkabelung nötig, ideal für Balkonkraftwerke und kleinere PV-Anlagen.

Wie funktioniert das mit Hoymiles und Batteriespeichern?

Hoymiles Modulwechselrichter haben selbst keine direkte Speicherfunktion. Sie sind darauf ausgelegt, den erzeugten Wechselstrom direkt ins Netz einzuspeisen.

Aber: Mithilfe eines extern gekoppelten Batteriespeichers kannst du dennoch Energie speichern.

Wie das genau funktioniert?

➡️ Der Hoymiles Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom um.

➡️ Der gekoppelte Speicher nimmt den Wechselstrom auf und speichert ihn für den späteren Verbrauch.

➡️ Wenn du Strom benötigst, speist der Speicher diesen wieder ins Hausnetz ein.

 

Strangwechselrichter (Stringwechselrichter)

Stringwechselrichter werden in größeren Photovoltaikanlagen eingesetzt, bei denen mehrere Solarmodule in Reihen (Strings) geschaltet sind. Diese Art von Wechselrichter arbeitet zentral für einen gesamten Strang von Modulen und bietet eine kostengünstige Lösung für größere Solaranlagen oder Freiflächenanlagen. Ein Nachteil ist die mögliche Leistungseinbuße bei teilweiser Verschattung, da ein schwaches Modul die Leistung des gesamten Strings beeinflussen kann.

Zentral Wechselrichter

Zentral Wechselrichter sind die größten Wechselrichter und werden für gewerbliche oder industrielle Solaranlagen genutzt. Sie können mehrere hundert Kilowatt bis Megawatt an Leistung verarbeiten. Diese Wechselrichter sind besonders effizient, benötigen aber umfangreiche Sicherheitsmechanismen und eine professionelle Planung sowie Installation. Im Vergleich zu Stringwechselrichtern, wird die Energie vieler Solarmodule in Zentral Wechselrichtern gebündelt, diese arbeiten mit hoher Gleichspannung, bevor der Strom in Wechselspannung umgewandelt wird.

Hybridwechselrichter

Hybridwechselrichter vereinen PV-Wechselrichter und Batteriespeichersteuerung in einem System. Sie können den Strom nicht nur ins Netz einspeisen, sondern auch in Speicherbatterien für den späteren Verbrauch zwischenspeichern. Dies erhöht die Eigenverbrauchsquote erheblich, ist jedoch teurer als klassische Wechselrichter.

Aber warum ist eine Umwandlung in Wechselstrom überhaupt nötig?

Das öffentliche Stromnetz arbeitet heute mit Wechselstrom (AC), weil es sich als die effizienteste und praktikabelste Lösung für die Stromübertragung erwiesen hat. Doch das war nicht immer selbstverständlich – ursprünglich gab es eine große Debatte darüber, ob Gleichstrom (DC) oder Wechselstrom das bessere System sei.

Der entscheidende Vorteil von Wechselstrom liegt in seiner Flexibilität bei der Spannungsanpassung. Durch Transformatoren lässt sich Wechselstrom problemlos auf höhere Spannungen bringen, wodurch sich Energie verlustärmer über große Distanzen transportieren lässt. Dies war eine der Hauptschwächen von Gleichstrom in der Vergangenheit: Ohne Transformatoren mussten für Gleichstromnetze viele kleine Kraftwerke in der Nähe der Verbraucher gebaut werden, da hohe Spannungen nicht einfach verändert werden konnten. Der Einsatz von Wechselstrom ermöglichte dagegen den Bau großer Kraftwerke weit entfernt von Städten, was die Energieversorgung revolutionierte.

Dieser Vorteil führte Ende des 19. Jahrhunderts zu einem Wettstreit zwischen Nikola Tesla und Thomas Edison, auch bekannt als der „Stromkrieg“. Edison setzte auf Gleichstrom, da er dieses System als sicherer betrachtete. Tesla hingegen, unterstützt von George Westinghouse, entwickelte Wechselstromgeneratoren und zeigte, dass Wechselstrom weitaus effizienter über große Entfernungen transportiert werden konnte. Schließlich setzte sich Wechselstrom als Standard für die öffentliche Stromversorgung durch und bildet bis heute die Grundlage der Energieverteilung weltweit.

Neben der effizienten Übertragung hat Wechselstrom noch einen weiteren Vorteil: Er ist direkt für die meisten elektrischen Geräte nutzbar. Haushaltsgeräte, Industrieanlagen und Beleuchtungssysteme wurden alle auf Wechselstrom ausgelegt, weil das Netz darauf basiert. Würde das Stromnetz mit Gleichstrom arbeiten, wären aufwendige Umwandlungsprozesse notwendig, um den Strom für viele Anwendungen nutzbar zu machen.

Dennoch erlebt Gleichstrom heute ein Comeback – insbesondere mit der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Moderne Technologien ermöglichen nun den verlustarmen Transport von Gleichstrom über extrem lange Distanzen, etwa bei der Verbindung von Offshore-Windparks mit dem Festland. Auch in Haushalten gewinnt Gleichstrom an Bedeutung: Solaranlagen, Batteriespeicher und Elektroautos arbeiten primär mit Gleichstrom, sodass Wechselstrom oft erst wieder in Gleichstrom umgewandelt werden muss. Dies führt dazu, dass Hybrid-Wechselrichter und intelligente Energiespeicherlösungen eine immer größere Rolle spielen, um die Vorteile beider Stromarten zu kombinieren.

Die Auswahl des passenden Wechselrichters

Achte auf Leistung und Effizienz

Die Wahl des richtigen Wechselrichters hängt stark von der Größe und Leistung der Photovoltaikanlage ab. Ein zu schwacher Wechselrichter kann die volle Leistung der Anlage nicht umsetzen, während ein überdimensionierter Wechselrichter ineffizient arbeitet. Wichtige Faktoren sind:

• DC-Eingangsspannung und -leistung
• Wechselstrom-Ausgangsleistung
• Wirkungsgrad (optimal: über 95%)

Berücksichtige die Kompatibilität mit deiner PV-Anlage

Nicht jeder Wechselrichter ist mit jeder PV-Anlage kompatibel. Es ist wichtig, dass die Spannungs- und Leistungswerte der Solarmodule mit den Spezifikationen des Wechselrichters übereinstimmen. Auch die Anzahl der String-Eingänge kann eine Rolle spielen.

Ein Hoymiles Wechselrichter für dein Balkonkraftwerk

Hoymiles bietet speziell für Balkonkraftwerke und kleine Photovoltaikanlagen optimierte Wechselrichter an. Für Haushalte, die eine kostengünstige und effiziente Lösung suchen, sind Hoymiles Wechselrichter eine ausgezeichnete Wahl.

Installation und Wartung von Wechselrichtern

Die optimale Platzierung ist wichtig

Die richtige Positionierung eines Wechselrichters beeinflusst seine Lebensdauer und Effizienz. Idealerweise sollte er an einem schattigen, gut belüfteten Ort installiert werden, um Überhitzung zu vermeiden. Für Modulwechselrichter ist dies meist direkt an den Solarmodulen.

Hab ein Auge auf deinen Wechselrichter – Regelmäßige Wartung und Überwachung

Ein Wechselrichter sollte regelmäßig überprüft werden, um mögliche Defekte frühzeitig zu erkennen. Moderne Geräte bieten Monitoring-Systeme, die Leistungsdaten in Echtzeit anzeigen. Wichtige Wartungsmaßnahmen sind:

• Kühlkörper reinigen (Vermeidung von Überhitzung)
• Spannungswerte überprüfen
• Firmware-Updates durchführen

Wie erkenne ich einen defekten Wechselrichter?

Ein Wechselrichter ist das Herzstück einer Photovoltaikanlage. Wenn er nicht richtig funktioniert, kann der erzeugte Solarstrom nicht mehr effektiv genutzt werden. Es gibt einige typische Anzeichen, die auf einen Defekt hindeuten können:

• Plötzlicher Leistungsabfall: Wenn die Einspeisung ins Netz oder der Stromfluss zu den Haushaltsgeräten abrupt sinkt, kann das auf einen Defekt hinweisen. Dies könnte durch eine beschädigte Leistungselektronik, eine Überhitzung oder einen internen Fehler im Wechselrichter verursacht werden.
• Fehlermeldungen am Display: Moderne Wechselrichter verfügen über Anzeigen oder eine App-Überwachung, die Störungen melden. Typische Fehlermeldungen können auf Spannungsprobleme, Überhitzung oder Kommunikationsfehler mit der Anlage hinweisen. Einige Wechselrichter schalten sich in diesen Fällen automatisch ab, um Schäden zu vermeiden.
• Kein Stromfluss trotz Sonneneinstrahlung: Wenn die Solarmodule Strom erzeugen, aber kein Strom in den Haushalt oder ins Netz eingespeist wird, kann dies auf einen Defekt des Wechselrichters hindeuten. Ursachen könnten eine fehlerhafte DC-Eingangsspannung, eine defekte Sicherung oder ein Hardware-Problem im Wechselrichter sein.

Falls eines dieser Symptome auftritt, kann es hilfreich sein, zuerst die Verkabelung, Sicherungen und den Netzanschluss zu überprüfen. Sollte der Wechselrichter weiterhin nicht funktionieren, empfiehlt es sich, einen Fachmann oder den Hersteller zu kontaktieren.

Häufig gestellte Fragen (FAQs)

Wie lange hält ein Wechselrichter?

Die Lebensdauer eines Wechselrichters liegt durchschnittlich bei 10-15 Jahren. Hochwertige Modelle, wie von Hoymiles, können jedoch länger halten, insbesondere wenn sie gut gewartet werden.

Was kostet ein Wechselrichter?

Die Kosten variieren stark je nach Typ und Leistung:

• Modulwechselrichter (z. B. Hoymiles): ca. 100€ -300€
• Stringwechselrichter: ca. 500-2.000 €
• Hybridwechselrichter: 1.500 € und mehr

Wie lange dauert die Installation eines Wechselrichters?

Die Installationsdauer hängt von der Art des Wechselrichters ab. Mikro-Wechselrichter für Balkonkraftwerke sind in wenigen Minuten angeschlossen, während größere String- oder Zentralwechselrichter oft von einem Fachbetrieb installiert werden müssen.

Sind alle Wechselrichter für Netzeinspeisung zugelassen?

Nein, nicht jeder Wechselrichter ist für die Einspeisung ins öffentliche Netz zugelassen. In Deutschland müssen Wechselrichter eine VDE-Norm (z. B. VDE-AR-N 4105) erfüllen. Besonders bei Balkonkraftwerken sollte darauf geachtet werden, dass der Wechselrichter den Netz- und Anlagenschutzanforderungen entspricht.