Wechselrichter

Der Wechselrichter ist ein wichtiges Bauteil in der Photovoltaik. Seine Hauptaufgabe ist die Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom. Weiterhin sorgt er für eine optimale Stromversorgung, überwacht das Stromnetz und sammelt wichtige Daten für die Wartung.

Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern für die unterschiedlichsten Einsatzzwecke, wie z.B. Solar-Wechselrichter, Batteriewechselrichter und Hybrid-Wechselrichter. Lesen Sie jetzt weiter, um mehr über die einzelnen Wechselrichter-Typen zu erfahren und hilfreiche Empfehlungen vom Fachmann mit 25 Jahren Erfahrung zu bekommen.

Was ist ein Wechselrichter?

Wechselrichter, manchmal auch Gleichrichter, Umwandler oder Inverter genannt, sind ein zentrales Bauteil in der Photovoltaik.

Definition: Wechselrichter sind elektrische Geräte, die Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) umwandeln.

Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der PV-Module oder der Batterie in netzkonformen Wechselstrom um. Dieser Wechselstrom ist mit den bestehenden Haus- und Landesstromnetzen kompatibel, so dass handelsübliche Wechselstrom-Verbraucher wie z.B. Lampen und Küchenmaschinen betrieben werden können.

Was macht ein Wechselrichter?

Neben der Umwandlung von Gleichspannung in Wechselspannung erfüllen Wechselrichter weitere wichtige Aufgaben:

  • Sie gewährleisten eine optimale Stromversorgung. Während PV-Wechselrichter dafür sorgen, dass die Solarmodule im Leistungsoptimum betrieben werden, kümmern sich Batteriewechselrichter um das kontrollierte Laden, Pflegen und Entladen der Batterie.
  • Sie überwachen das Stromnetz und können es vor Überlastung schützen, indem sie notfalls die eigene Leistung reduzieren.
  • Sie sammeln wichtige Betriebsdaten über eine Kommunikationsschnittstelle, so dass eventuelle Störungen schneller erfasst werden können. Die Auslesung der Daten erfolgt hierbei direkt am Wechselrichter oder über einen verbundenen Online-Dienst.

Um diese Aufgaben zu erfüllen, wird modernste Technik in den Geräten verbaut. Trotzdem müssen Wechselrichter aber auch robust sein, um jahrelang allen Witterungen Stand zu halten.

Welche Wechselrichter Arten gibt es?

Die Familie der Wechselrichter kann unterteilt werden in:

  1. Netzgekoppelte Wechselrichter (PV-Wechselrichter)
  2. Batteriewechselrichter (bidirektional)
  3. Hybrid-Wechselrichter oder All in One Wechselrichter
  4. Sinus-Wechselrichter

Im Folgenden gehen wir genauer auf die Wechselrichter Arten ein.

1. PV-Wechselrichter (Netzgekoppelter Wechselrichter)

Der am häufigsten eingesetzte Wechselrichter (WR) ist der netzgekoppelte Wechselrichter. Man nennt ihn auch Photovoltaik (PV) Wechselrichter oder Solar-Wechselrichter.

PV-Wechselrichter wandeln den Gleichstrom der Photovoltaik Module in netzkonformen Wechselstrom um. Dieser Prozess funktioniert nur in eine Richtung, d.h. vom Solarmodul zum Netz-Strom.

Wenn das Netz aus irgendeinem Grund gestört oder nicht vorhanden ist, würde der Solar-Wechselrichter auch nicht produzieren. In Deutschland wird diese Sicherungsfunktion ENS (Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen) genannt. Sie dafür sorgt, dass bei Netzausfall sofort auch die PV-Anlage zum Stillstand kommt.

Schon gewusst? PV-Systeme, in denen netzgekoppelte Wechselrichter eingesetzt werden, nennt man AC gekoppelte Systeme, weil hier der Haupt-Knotenpunkt im Wechselstromnetz (AC) liegt, im Gegensatz zu DC-gekoppelten Systemen, wo anstelle eines Wechselrichters ein Gleichstrom (DC-DC) Laderegler eingesetzt wird.

Der Strom der netzgekoppelten Wechselrichter kann direkt zu den Verbrauchern fließen. Er kann auch ins Netz eingespeist werden und dafür sorgen, dass eine Batterie geladen wird. Aber dazu ist dann ein zweites Gerät, nämlich ein bidirektionaler Batteriewechselrichter (bidirektional = der Strom kann in zwei Richtungen) erforderlich.

Es gibt einphasige und dreiphasige PV Wechselrichter. In aller Regel ist es so, dass bis 4,6 kW meist einphasige Wechselrichter vertreten sind. Über 5 kW Leistung ist zwingend ein dreiphasiger Wechselrichter erforderlich, damit die drei Drehstromphasen L1, L2 und L3 ausbalanciert sind, d. h. gleichmäßig versorgt sind. Andernfalls entstünde auf dem Neutralleiter ein großer Rückstrom, der ungünstig für das Netz wäre.

Da die Zähler des Energieversorgers jedoch meist saldierend sind, wird auch der die erzeugte Leistung einer einphasigen Anlage zu 100% eingespart. Da der saldierende Zähler den Saldo über alle drei Phasen bildet und dabei egal ist, ob die Energie auf einem Verbraucher der angeschlossenen Phase verbraucht wurde oder nicht. In einem dreiphasigen Inselnetz ist ein dreiphasiger Wechselrichter jedoch die richtige Wahl. Er drittelt seine Energie und kann auch Verbraucher versorgen, die an die anderen beiden Phasen (z.B. L2 und L3) angeschlossen sind.

Welche Wechselrichter Hersteller von netzgekoppelten PV-Wechselrichtern gibt es?

Es gibt viele Firmen, die PV-Wechselrichter herstellen, von 0,2 kWp angefangen bis hin zu 2.000 kWp als Zentralwechselrichter. Bekannte Hersteller sind unter anderem SMA, die österreichische Firma Fronius sowie ABB, KACO, Kostal, OutBack Power, Victron Energy, Studer, SolarEdge und einige chinesische Anbieter.

Welche Marken sind hierbei zu empfehlen?

Nach tausenden verbauten netzgekoppelten Solar-Wechselrichtern in den vergangenen 25 Jahren favorisieren wir die SMA Wechselrichter.

Der weltweit führende Hersteller aus Deutschland bietet mit den Serien SMA Sunny Boy (einphasig) von 1,5 bis 6 kWp und Sunny Tripower (dreiphasig) von 3 bis 150 kWp Leistung hochentwickelte und langlebige Wechselrichter an.

Die vorgenannten Geräte gehören zu der am weitesten verbreiteten Gruppe der Stringwechselrichter. Hier werden, wenn höhere Leistungen erforderlich sind, mehrere Wechselrichter gleichen oder unterschiedlichen Typs parallel geschaltet, um dem Netz die gewünschte Leistung zu liefern.

Darüber hinaus gibt es die großen Zentral-Wechselrichter, die bei SMA Sunny Central heißen.

2. Batteriewechselrichter

Da eine Batterie nur Gleichstrom speichern kann, übernimmt der Batteriewechselrichter die Umwandlung der Gleichspannung aus der Batterie in Wechselspannung zur Bereitstellung von Energie und Leistung für die Wechselstrom-Verbraucher. Im Gegensatz zum PV Wechselrichter kann der Batteriewechselrichter die Energie der Solarmodule nicht direkt umwandeln oder verarbeiten.

Dafür ermöglicht der Batterie-Wechselrichter das Erzeugen eines qualitativ hochwertigen, netzunabhängigen Insel- oder Hausnetzes, um den Betrieb ohne Netz (Inselnetz oder Back-Up Betrieb) zu gewährleisten.

Welche Marken produzieren Batteriewechselrichter?

Der wohl bekannteste bidirektionale Batteriewechselrichter ist der SMA Sunny Island, der einen hochwertigen industriellen Standard bietet und ganze Dörfer zuverlässig mit Solarstrom versorgen kann (bis max. 300 kW in einem Netz).

Aber auch die Multiplus und Quattro Batteriewechselrichter von Victron Energy sind weit verbreitet, wie auch die FXR und VXR Wechselrichter von OutBack Power.

3. Hybrid-Wechselrichter

Erst seit wenigen Jahren gibt es auch die sogenannten Hybrid-Wechselrichter bzw. All in One Wechselrichter auf dem Markt. Sie vereinen die Funktionen eines PV-Wechselrichters und eines Batteriewechselrichters in einem Gerät. Diese Geräte sind preiswerter als zwei Einzelgeräte und erfordern weniger Aufwand beim Installieren. Einige Geräte können bei Abwesenheit eines Netzes auch ein eigenes Netz erzeugen, also Insel- bzw. Off-Grid oder Backup-Betrieb darstellen. In den nächsten Jahren wird das Angebot an Hybrid-Wechselrichtern weiter zunehmen.

Welche Marken stellen Hybrid Wechselrichter her?

Hersteller sind unter anderem Alpha & OutBack Power (kann nicht ins öffentliche Netz einspeisen), IMEON Energy und der chinesische Anbieter Solax. Neuerdings gibt es auch Geräte von KACO und Kostal Plenticore (kann kein eigenes Netz erzeugen).

4. Sinus Wechselrichter

Sinus Wechselrichter sind immer monodirektional (von der Batterie zu AC-Verbrauchern) und werden immer direkt an die Batterie angeschlossen. Dieser Wechselrichter-Typ wird nur in DC-gekoppelten Systemen eingesetzt, d.h. in Systemen in denen hauptsächlich Gleichstom fließt und die Batterie über einen Laderegler (DC-/ DC-Wandler) geladen wird.

Die wohl bekanntesten Geräteserien dieser Gattung sind die Phönix Inverter der niederländischen Firma Victron Energy.

Welcher Wechselrichter ist für welche Zwecke der Beste?

Nach tausenden verbauten Wechselrichtern in den vergangenen 25 Jahren setzen wir besonders gern die SMA Solar Wechselrichter ein. Diese haben sich als sehr langlebig erwiesen, sind von hoher Qualität und bieten viele Funktionen und Möglichkeiten. Es gibt auch ein umfassendes System von Komponenten, die über die weltweit größte PV-Monitoring Plattform Sunny Portal kostenlos verfügbar sind. Unser erster eigener SMA Wechselrichter läuft seit dem Jahr 2000 ohne jede Störung und Wartung draußen bei Wind und Wetter.

Im Bereich der Batteriewechselrichter ist der SMA Sunny Island das technische und qualitative Optimum.

Für die Eigenverbrauchsoptimierung haben die All in One- und Hybrid-Wechselrichter allerdings Preisvorteile. Wenn man seinen PV-Strom nicht ins öffentliche Netz verkaufen möchte, sind der OutBack Power SPC III Wechselrichter oder bei höheren Leistungen das 3-phasige SPC II System preislich vorteilhaft. Dazu bietet der renommierte Hersteller Alpha & Outback, mit Sitz der Europazentrale in Schwabach, einen hervorragenden Service und Support.

Ansonsten gefallen uns die KACO Hybrid-Wechselrichter sehr gut (Hochvolt). Gespannt sind wir auch auf die neuen Geräte von IMEON ENERGY, einem Vorreiter der All-In-One Wechselrichter.

Im Bereich Fahrzeugtechnik aber auch von Haussystemen (Schwerpunkt ohne Netzanbindung, DC-BUS) hat Victron Energy ein führendes Programm mit vielerlei Möglichkeiten zu bieten.

Welcher Wechselrichtertyp ist besonders zu empfehlen?

Es gibt verschiedene Herangehensweisen:

Einstieg

Sie können sich erst einmal für eine preiswerte PV-Anlage mit nur Modulen und einem netzgekoppelten PV-Wechselrichter entscheiden. Sie nutzen damit den PV-Strom dann, wenn er anfällt und sparen sich (vorerst) die Anschaffungskosten für einen Speicher und Batterie- oder Hybridwechselrichter.

Hier empfehlen wir die dreiphasigen SMA Sunny Tripower (STP) Wechselrichter zum optimierten Eigenverbrauch. Diese sind nicht nur gut und langlebig, sondern bieten auch alles Zubehör und viele Möglichkeiten, wie z.B. SMA Energy Meter, SMA Sunny Home Manager 2.0 und das kostenfreie Sunny Portal. Auch preislich sind die SPT Wechselrichter von SMA eine gute Wahl. Sie sind nicht teurer als vergleichbare Angebote von Mitbewerbern.

Der Vorteil gegenüber einem einphasigen PV-Wechselrichter: Der Solarstrom erreicht Ihre Verbraucher auf allen drei Phasen. Ihre Eigenverbrauchsquote ist also höher. Ein Speichersystem lässt sich jederzeit nachrüsten.

Batteriespeicher

Sollten Sie sich gleich eine PV-Anlage mit Batteriespeicher zulegen wollen, müssten Sie sich zusammen mit dem Wechselrichter auch gleich für ein Batteriesystem entscheiden. Denn diese beiden Komponenten sollten zueinander passen und zertifiziert sein. Hier ist für den Eigenheimbedarf wohl einer der bidirektionalen Hybrid-Wechselrichter oder All-In-One Wechselrichter die beste Wahl.

DC-gekoppelte Systeme

Sollten Sie sich für ein DC-gekoppeltes System entschieden haben (in der Regel ohne Netzanbindung), brauchen Sie einen Laderegler (auch Charge Controller genannt). Und für die Wechselstromverbraucher benötigen Sie dann einen monodirektionalen Sinus Wechselrichter.

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