Im Herzen jeder Photovoltaik-Anlage befindet sich der Wechselrichter. Dieser wandelt den erzeugten Strom zur Nutzung um und beeinflusst dadurch die gesamte Leistung.
Dieses Schlüsselelement ist verantwortlich für die Umwandlung des von den Photovoltaik-Modulen erzeugten Gleichstroms (DC) in Wechselstrom (AC).
Die Auswahl des richtigen Wechselrichters ist entscheidend, da sie nicht nur die Effizienz und Leistung Ihrer Anlage beeinflusst, sondern auch deren Flexibilität und Kompatibilität mit anderen Systemkomponenten, wie Batteriespeichern und Smart-Home-Technologien.
Wechselrichter
Welcher Wechselrichter ist der Richtige?
Bei der Wahl des passenden Wechselrichters ist eine grundlegende Entscheidung, ob ein 1-phasiger oder ein 3-phasiger Wechselrichter verwendet werden soll. Beide Typen haben spezifische Eigenschaften und eignen sich für unterschiedliche Anwendungen.
Die Wahl hängt dabei von mehreren Faktoren ab, darunter die Größe der Photovoltaik-Anlage, die Anforderungen des lokalen Stromnetzes und spezifische Vorgaben des Energieversorgers.
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1-phasiger Wechselrichter
Einphasige Wechselrichter wandeln den Gleichstrom (DC) der Module in einphasigen Wechselstrom (AC) um. Sie sind besonders geeignet für kleinere Anlagen.
Ideal für Kleinstanlagen
Leistung bis max. 5 kWp
Günstiger, kleiner und kompakter als 3-phasige Wechselrichter -
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3-phasiger Wechselrichter
Dreiphasige Wechselrichter konvertieren den Gleichstrom in dreiphasigen Wechselstrom und kommen am häufigsten zum Einsatz. Sie sind für größere Photovoltaik-Anlagen konzipiert und bieten eine gleichmäßigere Verteilung des erzeugten Stroms über das Stromnetz.
Ideal für größere Anlagen
Leistung > 5 kW
Energieverteilung über alle 3 Phasen
Die Wahl des passenden Wechselrichter-Typen
Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern, die je nach Anforderungen der Photovoltaik-Anlage eingesetzt werden.
String-Wechselrichter
String-Wechselrichter sind eine der häufigsten Arten von Wechselrichtern in Photovoltaik-Anlagen. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass mehrere Photovoltaik-Module in einer Reihe, dem sogenannten „String“, miteinander verbunden und an einen gemeinsamen Wechselrichter angeschlossen werden. Diese Konfiguration ermöglicht es, den von den Modulen eines Strings erzeugten Gleichstrom (DC) zu sammeln und in Wechselstrom (AC) umzuwandeln, der dann für den Haushaltsgebrauch oder die Einspeisung ins öffentliche Stromnetz genutzt werden kann.
String-Wechselrichter sind besonders effektiv in Anlagen, in denen die Photovoltaik-Module ähnliche Ausrichtung und Neigung aufweisen und wenig Verschattung erfahren. Sie bieten eine effiziente und kostengünstige Lösung zur Stromumwandlung, da nur ein Wechselrichter für mehrere Module benötigt wird.
Hybrid-Wechselrichter
Hybrid-Wechselrichter kombinieren die Funktionen eines herkömmlichen String-Wechselrichters mit der eines Batteriewechselrichters. Sie ermöglichen nicht nur die Umwandlung von Solarstrom, sondern können auch Strom in einem angeschlossenen Batteriespeicher speichern und verwalten. Der große Vorteil hier besteht darin, dass nur noch ein Gerät für zwei Vorgänge (Umwandlung Gleichstrom in Wechselstrom und Be- und Entladung Batterie) benötigt wird und zudem ein Umwandlungsvorgang gespart werden kann, da der Gleichstrom, der von den Modulen kommt, direkt in die Batterie fließen kann, die auch mit Gleichstrom arbeitet.
Mikro-Wechselrichter
Im Gegensatz zu String-Wechselrichtern wird bei Mikro-Wechselrichtern in der Regel an jedem Photovoltaik-Modul ein eigener kleiner Wechselrichter montiert. Dies ermöglicht eine unabhängige Stromumwandlung jedes Moduls, was besonders bei teilweiser Verschattung oder unterschiedlicher Ausrichtung der Module von Vorteil ist. Mikro-Wechselrichter erhöhen die Effizienz und Flexibilität der Photovoltaik-Anlage, sind aber in der Regel teurer in der Anschaffung und aufwendiger in der Installation/Montage, Wartung und Reparatur.
Festspannungswechselrichter / Leistungsoptimierer
Diese Wechselrichter arbeiten mit Leistungsoptimierern an jedem Modul, die den Strom abweichend von String-Wechselrichtern mit variabler String-Spannung, an einem String mit einer fixen Spannung abgeben. Durch die Leistungsoptimierer ist das System unanfällig für Verschattungen oder Moduldefekte und kann auch verschiedene Ausrichtungen auf einem String abbilden. Zudem bieten die Leistungsoptimierer noch eine bessere Auswertung/Überwachung, da die Leistungsdaten eines jeden Moduls eingesehen werden können.
Insel-Wechselrichter (Off-Grid-Wechselrichter)
Diese Wechselrichter werden in Systemen verwendet, die unabhängig vom öffentlichen Stromnetz arbeiten. Sie sind in der Lage, eine stabile Stromversorgung zu gewährleisten, auch wenn keine Verbindung zum Stromnetz besteht, und werden oft in Kombination mit Batteriespeichern eingesetzt.
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Die Schaltungsarten Ihrer Photovoltaik-Anlage
In Verbindung mit den Wechselrichtern, die den Gleichstrom (DC) der Module in Wechselstrom (AC) umwandeln, spielen die Schaltungsarten eine entscheidende Rolle bei der Maximierung der Energieausbeute und der Anpassung an die spezifischen Gegebenheiten der Photovoltaik-Anlage. Die Art und Weise, wie die Module geschaltet sind, beeinflusst nicht nur die Effizienz der Stromerzeugung, sondern auch die Stabilität und Sicherheit des gesamten Systems.
Reihenschaltung (Serienschaltung)
In einer Reihenschaltung werden die Photovoltaikmodule hintereinander (in Serie) geschaltet. Dies führt dazu, dass sich die Spannungen der einzelnen Module addieren, während der Strom konstant bleibt. Diese Art der Schaltung ist die häufigste und wird in Kombination mit String-Wechselrichtern verwendet. Sie ist ideal, wenn die Module ähnliche Ausrichtung und Neigung haben und wenig Verschattung erfahren.
Der große Vorteil ist, dass durch die hohe Spannung nur geringe Verluste auf den Kabeln auftreten bzw. diese nicht so einen hohen Querschnitt aufweisen müssen, wie bei der Parallelschaltung. In der Regel verfügen die heutigen String-Wechselrichter über 2 oder 3 getrennte String-Eingänge, um mehrere Dachseiten trotz Reihenschaltung betreiben zu können.
Parallelschaltung
Bei der Parallelschaltung werden die Module parallel zueinander geschaltet. Hierbei addieren sich die Ströme der einzelnen Module, während die Spannung gleich bleibt. Diese Schaltungsart ist vorteilhaft, wenn Module unterschiedlich ausgerichtet sind oder ungleichmäßig beschattet werden, da jedes Modul unabhängiger arbeiten kann.
Kombinierte Serien- und Parallelschaltung
In vielen Photovoltaik-Anlagen wird eine Kombination aus Reihen- und Parallelschaltung eingesetzt, um die Vorteile beider Schaltungsarten zu nutzen. Dies ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Dachformen und -neigungen sowie an variierende Sonneneinstrahlungsbedingungen.
Durch intelligente Zusatzfunktionen wird die Leistungsfähigkeit und der Komfort eines Wechselrichters erheblich gesteigert.
Moderne Wechselrichter bieten eine Vielzahl von Zusatzfunktionen, die über die reine Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom hinausgehen. Diese Funktionen erhöhen die Flexibilität, Effizienz und Intelligenz der Photovoltaik-Anlage.
Smart Home
Viele Wechselrichter lassen sich in Smart Home-Systeme integrieren, sodass sie mit anderen intelligenten Geräten kommunizieren und automatisiert gesteuert werden können. Dies ermöglicht eine optimierte Energieverwaltung und -nutzung im Haushalt.
Energiemanagement
Einige Wechselrichter bieten fortschrittliche Energiemanagement-Funktionen, wie die Steuerung des Energieflusses zwischen Photovoltaik-Anlage, Speicher, Haushalt und Stromnetz. Sie können beispielsweise die Ladung eines Batteriespeichers steuern oder den Energieverbrauch an den Solarstromertrag anpassen.
Überwachung und Datenanalyse
Viele Wechselrichter verfügen über integrierte Überwachungssysteme, die detaillierte Informationen über die Leistung und den Ertrag der PV-Anlage liefern. Nutzer können so den Energieertrag in Echtzeit verfolgen und Langzeitdaten analysieren, oft über eine Smartphone-App oder Webinterface.
Fernwartung und -diagnose
Einige Wechselrichter bieten die Möglichkeit der Fernwartung und -diagnose. Dies ermöglicht es, Probleme zu identifizieren und zu beheben, ohne dass ein Techniker vor Ort sein muss.
Netzstützung und -stabilisierung
Moderne Wechselrichter können dazu beitragen, das Stromnetz zu stabilisieren, indem sie beispielsweise Frequenz- und Spannungsregelungsfunktionen bieten. Dies ist besonders wichtig in Gebieten mit instabilen Stromnetzen oder bei hohen Anteilen erneuerbarer Energien.
Backup- und Inselbetrieb
Einige Wechselrichter ermöglichen einen Backup- oder Inselbetrieb, bei dem die Anlage auch bei einem Stromausfall weiterhin Energie liefert. Dies erfordert jedoch oft zusätzliche Komponenten wie einen Batteriespeicher und eine Netztrennstelle/Backup-Box.
Die Garantie und Lebensdauer von Wechselrichtern
Die durchschnittliche Lebensdauer eines Wechselrichters liegt in der Regel zwischen 10 und 15 Jahren, was kürzer ist als die Lebensdauer der Photovoltaik-Module selbst. Diese begrenztere Lebensdauer ist auf die elektronischen Komponenten und die kontinuierliche Belastung durch die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom zurückzuführen.
Garantie für Wechselrichter
Die Garantie für Wechselrichter variiert je nach Hersteller und Modell, liegt aber üblicherweise zwischen 5 und 10 Jahren. Einige Hersteller bieten erweiterte Garantien oder Zusatzgarantien an, die die Garantiezeit verlängern können. Es ist wichtig, die Garantiebedingungen genau zu prüfen, um zu verstehen, welche Leistungen abgedeckt sind und ob Möglichkeiten zur Verlängerung bestehen.
Wartung von Wechselrichtern
Wechselrichter sind der in der Regel wartungsfrei.. Die richtige Wahl des Installationsortes sowie die fachgerechte Installation sind entscheidend für die Lebensdauer. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Abstände zu Wänden oder anderen Geräten sind dabei wichtige Kriterien.
Zusammenfassend ist die Wahl eines qualitativ hochwertigen Wechselrichters mit einer soliden Garantie und der fachgerechten Installation entscheidend, um die Leistung und Lebensdauer der gesamten Photovoltaik-Anlage zu maximieren.
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Was ist ein Wechselrichter und welche Funktion hat dieser?
Ein Wechselrichter ist ein Gerät („Herzstück“) in einer Photovoltaik-Anlage, das den von den Photovoltaik-Modulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandelt, der für den Haushaltsgebrauch oder die Einspeisung ins Stromnetz geeignet ist. Er ist ein entscheidendes Element, da die meisten elektrischen Geräte und das öffentliche Stromnetz Wechselstrom benötigen.
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Welche Arten von Wechselrichtern gibt es?
Es gibt hauptsächlich zwei Arten von Wechselrichtern: String-Wechselrichter einschließlich Hybrid-Wechselrichtern und welche mit Leistungsoptimierern und Mikro-Wechselrichter. String-Wechselrichter verbinden mehrere Photovoltaik-Module in einer „String“-Konfiguration und wandeln ihren kombinierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Mikro-Wechselrichter werden an einzelne Photovoltaik-Module angeschlossen und wandeln den Strom jedes Moduls separat um, was bei Verschattung oder unterschiedlicher Ausrichtung der Module Vorteile bietet.
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Wie wählt man den passenden Wechselrichter aus?
Die Auswahl des passenden Wechselrichters hängt von der Größe und Art der Photovoltaik-Anlage ab sowie gewünschten Sonderfunktionen wie Smart-Home oder Ersatzstrom-/Notstromversorgung. Wichtige Faktoren sind die Gesamtleistung der Photovoltaik-Module, die Konfiguration der Anlage (z.B. Verschattung, Ausrichtung), sowie die technischen Spezifikationen des Wechselrichters (z.B. maximaler Eingangsstrom und Spannungsbereich).
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Was bedeutet der Wirkungsgrad eines Wechselrichters?
Der Wirkungsgrad eines Wechselrichters gibt an, wie effizient er Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln kann. Ein hoher Wirkungsgrad bedeutet, dass weniger Energie während der Umwandlung verloren geht, was die Gesamteffizienz der Photovoltaik-Anlage erhöht und somit die Stromerzeugung maximiert.
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Wie beeinflussen die Größe und Kapazität des Wechselrichters die Leistung der Anlage?
Die Größe und Kapazität des Wechselrichters müssen auf die Leistung der Photovoltaik-Module abgestimmt sein. Ein unterdimensionierter Wechselrichter kann nicht die gesamte von den Modulen erzeugte Energie umwandeln, was zu Energieverlusten führt. Ein überdimensionierter Wechselrichter hingegen ist oft teurer und bringt keinen zusätzlichen Nutzen. Die richtige Dimensionierung ist daher für eine optimale Leistung der PV-Anlage essenziell.
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