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Wechselrichter: ein Überblick
Wechselrichter sind die Herzstücke von Solaranlagen und Balkonkraftwerken und bilden die Schnittstelle zwischen Solarpaneelen, Stromnetz und/oder Stromspeicher. Denn Solarmodule und Stromspeicher erzeugen bzw. speichern Gleichstrom, DC (für Direct Current). Haushaltsgeräte und das Stromnetz funktionieren mit Wechselstrom, AC (für Alternating Current), weshalb die gewonnene/gespeicherte Energie umgewandelt werden muss, um sie nutzen zu können. Diese Funktion übernehmen Wechselrichter, auch Inverter genannt. Oft sind sie außerdem für die Leistungsüberwachung und -optimierung zuständig und fungieren dadurch als intelligente Steuereinheit der gesamten Anlage.
Je nachdem, ob du Haushaltsgeräte betreiben, Solarstrom ins öffentliche Stromnetz einspeisen oder einen Stromspeicher laden möchtest (oder alles davon), kommen verschiedene Typen von Wechselrichtern infrage. Welche Varianten es gibt, wofür sie jeweils eingesetzt werden und worauf du beim Kauf achten solltest, erfährst du in unserem Ratgeber.
Typen und Einsatzgebiete
Solarwechselrichter
Ein Solarwechselrichter, auch Netzwechselrichter genannt, dient dazu, den Gleichstrom (DC) von Solarpanels in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, um Haushaltsgeräte zu betreiben und/oder den Strom ins allgemeine Stromnetz einzuspeisen. Ein Netzwechselrichter funktioniert nur in eine Richtung. Möchtest du deine Solaranlage um einen Stromspeicher nachrüsten, so brauchst du zusätzlich einen Batteriewechselrichter – oder du ersetzt den Solarwechselrichter durch einen Hybridwechselrichter.
Batteriewechselrichter
Ein Batteriewechselrichter kann sowohl DC in AC umwandeln als auch umgekehrt. In einer Solaranlage dient er der Verbindung des Haushaltsstromnetzes mit einem Stromspeicher oder einer Powerstation. Batteriewechselrichter kommen vor allem dann zum Einsatz, wenn es darum geht, eine Solaranlage mit einem Stromspeicher nachzurüsten, weil er besonders einfach in ein bestehendes System zu integrieren ist, wie du in unserem Ratgeber Stromspeicher nachlesen kannst.
Hybridwechselrichter
Ein Hybridwechselrichter ist ein 2-in-1-Gerät, das die Funktionen eines Solar- und Batteriewechselrichters vereint: er verfügt über Anschlüsse für Solarmodule und Stromspeicher und kann sowohl DC in AC umwandeln als auch umgekehrt. Hybrid-Wechselrichter sind effizienter als die Kombination aus Solar- und Batteriewechselrichter (nur ein Umwandlungsschritt = weniger Energieverluste) und kommen bei den meisten neuen PV-Anlagen und Balkonkraftwerken zum Einsatz.
MPPT-Wechselrichter bzw. MPP-Tracking: Viele Solar- und Hybridwechselrichter sind nicht nur für die Stromumwandlung zuständig, sondern auch für die Leistungsmessung und -optimierung der Solarmodule – das sogenannte MPP-Tracking. MPP steht für Maximum Power Point und bezeichnet jenen Zustand, an dem ein Solarmodul die maximale Leistung erbringt. Weil sich der MPP im Laufe eines Tages mit dem Sonnenstand und der Temperatur verändert, muss die Anlage darauf reagieren, um stets die bestmögliche Leistung erbringen zu können.
In vielen modernen Wechselrichtern befindet sich nicht nur ein, sondern mehrere MPP-Tracker (2-4). Je mehr Messpunkte, desto gezielter kann das System optimiert werden. Das lohnt sich zum Beispiel, wenn die Anlage nach unterschiedlichen Himmelsrichtungen ausgerichtet ist und/oder einzelne Module zeitweiser im verschattet werden.
Mikrowechselrichter
Mikrowechselrichter, auch Modulwechselrichter gennant, sind kompakt, günstig, aber weniger leistungsstark. Daher kommen sie vor allem bei kleinen Solaranlagen zum Einsatz, eignen sich aber auch zur Erweiterung bestehender Anlagen und für Systeme, die mit Verschattung zu kämpfen haben: Ist ein zentraler (Solar-)Wechselrichter für alle Solarmodule zuständig und liegt eines davon im Schatten, kommt es zu Leistungseinbußen der gesamten Anlage. Dieses Problem lässt sich mit der Installation mehrer Modulwechselrichter sehr einfach umgehen. Die meisten Modelle sind Solarwechselrichter, vereinzelt findet man auch Hybridwechselrichter.
Off-Grid-Wechselrichter
Off-Grid- Wechselrichter, auch Inselwechselrichter genannt, kommen in Systemen abseits des allgemeinen Stromnetzes zum Einsatz (und werden daher auch Inselanlagen genannt), zum Beispiel bei Solaranlagen für das Wohnmobil, in Berghütten oder Gartenhäusern. Die meisten off-grid-fähigen Modelle sind Hybridwechselrichter und bieten dadurch die Möglichkeit, einen Stromspeicher oder eine Powerstation anzuschließen, sodass überschüssige Solarenergie gespeichert werden kann (eine Einspeisung ins Stromnetz ist ohne Anschluss schließlich nicht möglich).
Powerstation + Outdoor-Solarpanels = Mini-Solaranlage ohne Wechselrichter Eine Powerstation ist ein tragbarer, kompakter Stromspeicher, in dem bereits ein Wechselrichter enthalten ist, und an den du mobile Solarpaneele und verschiedene Endgeräte direkt anstecken kannst. Diese Kombination eignet sich vor allem für den kleineren Bedarf an Sonnenenergie abseits des Stromnetzes, etwa beim Camping, und punktet mit Flexibilität, Mobilität und einfacher Handhabung. Wenn du mehr darüber erfahren möchtest, empfehlen wir dir einen Blick in unseren Ratgeber Solargeneratoren und Solarpanels.
Darauf solltest du beim Kauf achten
Vorab: am wichtigsten ist, dass der Wechselrichter gut auf die übrigen Komponenten deiner PV-Anlage abgestimmt ist, damit alles einwandfrei, effizient und vor allem sicher läuft. Lass dich deshalb im Zweifel bei der Planung von Profis beraten oder entscheide dich für ein Set. Komplette Balkonkraftwerke und Solaranlagen findest du auch auf Geizhals.
Leistung und Wirkungsgrad
Der Wirkungsgrad gibt an, wie effizient der Wechselrichter Strom umwandeln kann. Bei jedem Umwandlungsschritt kommt es zu Energieverlusten in Form von Wärmeabgabe. Hochwertige Wechselrichter haben einen maximalen Wirkungsgrad von etwa 96–99 %. Aber Achtung: diese Angabe bezieht sich auf Idealbedingungen und ist eher eine technische Größe. Eine bessere/realistischere Vergleichsbasis bildet, sofern vorhanden, die Angabe zum europäischen Wirkungsgrad (ηEU).
Die Ausgangsleistung bzw. Wattleistung des Wechselrichters sollte so gut wie möglich der Maximalleistung (= Watt Peak, WP) deiner Solarmodule entsprechen (= alle Solarpaneele zusammengenommen). Ist die Leistung der Module deutlich höher, kann der Wechselrichter Schaden nehmen. Wie viel „zu viel“ ist, kommt aufs Modell an, informiere dich dazu also unbedingt vorab. Ein wenig mehr Leistung ist kein Problem bzw. oft sogar sinnvoll, weil selten Optimalbedingungen herrschen (vor allem im europäischen Raum) und der WP kaum erreicht wird.
Rechtliches zur Leistung von Solaranlagen: Für Anlagen mit einem Wechselrichter bis 600 W Leistung in Deutschland bzw. bis 800 W in Österreich (sogenannte Kleinsterzeugungsanlagen) gilt ein vereinfachtes Anmeldeverfahren (= Meldung beim Netzbetreiber, keine Genehmigung nötig). Leistungsstärkere Anlagen müssen dagegen auf Netzverträglichkeit geprüft werden, damit die Einspeisung von Überschüssen nicht zu Instabilitäten im Stromnetz führt, und benötigen daher eine Genehmigung vom Netzbetreiber. Entscheidend ist also die Leistung des Wechselrichters, nicht jene der Solarmodule.
Ausgangsphasen und Transformator
In einem PV-Wechselrichter dient der Trafo einerseits der Spannungswandlung und andererseits der Schutztrennung (Überspannungsschutz) zwischen der Gleichstrom- und Wechselstromseite. Mit Trafo erfolgt die Spannungsübertragung induktiv, also ohne leitende Verbindung (man spricht von der galvanischen Trennung). Trotzdem findet man heute viele Wechselrichter ohne Transformator, weil diese leiser, kleiner, leichter und günstiger sind und außerdem etwas effizienter arbeiten (weniger Umwandlungsverluste = höherer Wirkungsgrad). Allerdings eignen sich diese Modelle nicht für alle Solarmodule. Welche Variante für deine Solaranlage / dein Balkonkraftwerk infrage kommt, hängt von der entsprechenden Herstellerfreigabe ab.
Auch auf die Anzahl der Ausgangsphasen kommt es an. Es gibt 1-phasige Wechselrichter und 3-phasige Wechselrichter. Letztere bieten Vorteile in puncto Effizienz und Sicherheit, weil sie für eine gleichmäßigere Verteilung des Solarstroms im Haushalt bzw. bei der Einspeisung ins Stromnetz sorgen. Im Zweifel bist du mit einem 3-Phasen-Wechselrichter besser beraten, vor allem, wenn du Strom ins öffentliche Netz einspeisen möchtest. 1-Phasenwechelsrichter sind günstiger, einfacher zu installieren und eignen sich v. a. für PV-Anlagen, die den Eigenbedarf decken sollen.
Eine Phase ist, vereinfacht gesagt, eine stromführende Leitung bzw. ein einzelner Stromkreis. Das öffentliche Stromnetz nutzt dreiphasigen Wechselstrom (= Drehstrom; besteht aus drei Wechselströmen gleicher Frequenz), an einer Haushaltssteckdose liegt jeweils nur eine dieser drei Phasen (= einphasiges 230 Volt-Wechselstromsystem), sodass einzelne Räume oder Geräte über unterschiedliche Phasen versorgt werden.
Standort, Kühlsystem und Installation
Für den reibungslosen Betrieb von Wechselrichtern ist es wichtig, extreme Umgebungstemperaturen zu vermeiden, denn Frost und Überhitzung beeinträchtigen nicht nur die Leistungsabnahme, sondern können auch das Gerät schädigen. Auch eine niedrige Luftfeuchtigkeit und gute Belüftung ist wichtig. Daher musst du auf einen geeigneten Standort achten (z. B. trockener, kühler Keller oder Hauswirtschaftsraum, keine direkte Sonneneinstrahlung).
Zum Schutz vor Überhitzung verfügen Wechselrichter über Schutzvorrichtungen bzw. Kühlsysteme. Bei Modellen mit passiver Kühlung sorgt die Bauweise für Wärmeabgabe (= Kühlrippen / Kühlkörper am Gerät), bei Wechselrichtern mit aktiver Kühlung sind zusätzlich Lüfter verbaut. Diese verbrauchen zwar Strom und verursachen eine gewisse Geräuschkulisse, arbeiten aber besonders effizient.
Solaranlage / Wechselrichter installieren und warten: Wir empfehlen dir, die Installation einer Solaranlage bzw. eines Wechselrichters von qualifizierten Profis durchführen zu lassen – das ist nicht nur sicherer, sondern u. U. auch Voraussetzung für Garantieansprüche, Versicherungsleistungen und zur Einspeisung von Überschüssen ins Stromnetz. Informiere dich vorab dazu beim Hersteller und den zuständigen Behörden. Was die Wartung der Solarmodule, des Speichers und Wechselrichters betrifft, so wird eine Sichtprüfung durch einen Fachbetrieb alle 4 Jahre empfohlen. Eine gesetzliche Verpflichtung gibt es nur für gewerbliche Betreiber, nicht aber für private Anlagen.
Häufige Fragen & Antworten
Wofür braucht man Wechselrichter?
Ein Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um. Diese Funktion macht ihn zum Herzstück jeder Solaranlage, denn Solarmodule erzeugen Gleichstrom (DC für Direct Current), Haushaltsgeräte und das Stromnetz funktionieren aber mit Wechselstrom (AC für Alternating Current). Oft ist der Wechselrichter außerdem für die Leistungsüberwachung und -optimierung zuständig (MPP-Tracking) und fungiert als intelligente Steuereinheit der gesamten Anlage.
Was heißt MPP-Tracking?
MPP steht für Maximum Power Point und bezeichnet jenen Zustand, an dem ein Solarmodul die maximale Leistung erbringt. Der MPP verändert sich im Laufe eines Tages mit dem Sonnenstand und der Temperatur. Solar- und Hybridwechselrichter haben die Aufgabe, den MPP zu ermitteln und zu überwachen – das nennt man MPP-Tracking.
Ich plane eine Solaranlage – welche(n) Wechselrichter brauche ich?
Um den Gleichstrom der Solarpaneele in nutzbaren Wechselstrom umzuwandeln, brauchst du entweder einen Solarwechselrichter oder einen Hybridwechselrichter. Letzterer funktioniert auch in die andere Richtung (Wechselstrom -> Gleichstrom) – das ist praktisch, wenn du einen Stromspeicher in deine PV-Anlage integrieren möchtest (denn Batterien speichern stets Gleichstrom).
Ich möchte einen Stromspeicher nachrüsten – brauche ich einen neuen Wechselrichter?
Wenn deine Anlage über einen Solarwechselrichter verfügt (DC -> AC), brauchst du zusätzlich einen Batteriewechselrichter (AC <-> DC), an dem der Speicher angesteckt wird. Wenn du einen Hybridwechselrichter hast (DC <-> AC), brauchst du kein neues Gerät, sondern kannst den Speicher direkt anschließen.
Was ist besser: 1-Phasen- oder 3-Phasen-Wechselrichter?
1-Phasen-Wechselrichter kommen bei kleineren bis mittleren Solaranlagen zum Einsatz, die vor allem dem Eigenbedarf abdecken. 3-phasige Wechselrichter bieten gewisse Vorteile in puncto Effizienz und Sicherheit, weil sie für eine gleichmäßigere Einspeisung ins Stromnetz sorgen, sind allerdings teurer.
Wie lange hält ein Wechselrichter?
Du kannst bei einem Wechselrichter mit einer Betriebsdauer von etwa 15–20 Jahren rechnen. Das ist i. d. R. kürzer als die Lebensdauer von Solarmodulen (20–30 Jahre), meist muss der Wechselrichter also ausgetauscht werden.
Inhaltsverzeichnis
- Wechselrichter: ein Überblick
- Typen und Einsatzgebiete
- Solarwechselrichter
- Batteriewechselrichter
- Hybridwechselrichter
- Mikrowechselrichter
- Off-Grid-Wechselrichter
- Darauf solltest du beim Kauf achten
- Leistung und Wirkungsgrad
- Ausgangsphasen und Transformator
- Standort, Kühlsystem und Installation
- Häufige Fragen & Antworten
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