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Wechselrichter für eine Photovoltaikanlage

Wechselrichter, auch Spannungswandler genannt, für eine Photovoltaikanlage gibt es in zwei Arten:

  1. Selbstgeführte Steuerung
    Diese Inverter integrieren selbstgeführte Ventile, welche sich unabhängig vom Stromnetz ein- und ausschalten. Eine Netzkoppelung ist dadurch entbehrlich. Diese Wechselrichter sind ideal für Photovoltaik Inselanlagen geeignet.
  2. Fremdgeführte Steuerung
    Sie arbeiten mit nicht selbstgeführten Ventilen und brauchen somit zwingend eine Netzkoppelung, um die entsprechenden Funktionsbefehle zu bekommen. Dieser Spannungswandler kommt dann infrage, wenn der erzeugte Strom eingespeist werden soll, wobei hier eine automatische Abschalteinrichtung bei Netzstörung laut VDE integriert sein muss.

Darüber hinaus unterscheiden sich die Wechselrichter außerdem hinsichtlich ihrer Größe, sprich ihrer Auslegung. Denn im Normalfall muss ein Wechselrichter auf die maximale Leistungsfähigkeit der Solarmodule ausgerichtet sein. Demnach erfordert es Wechselrichter im kleinen, mittleren und großen Leistungsbereich. Dabei müssen Werte wie der Maximal Power Point mittels eines MPP Trackers sowie Wirkungsgrade berücksichtigt werden, denn auch hier gibt es teils erhebliche Diskrepanzen.

Leistungsfähigkeit eines Wechselrichters

Es leuchtet ein, dass ein Wechselrichter niemals die komplette Menge an solar erzeugtem Gleichstrom in hauskonformen Wechselstrom umwandelt und wieder abgibt. Ein gewisser Verlust muss hingenommen werden.

Doch überzeugende Wechselrichter zeichnen sich dadurch aus, dass genau dieser Verlust minimiert wird. Demzufolge ist der Wechselrichter Wirkungsgrad ein entscheidendes Symbol für die Leistungsfähigkeit des Inverters.

In diesem Bereich wird man mit teils erheblichen Diskrepanzen konfrontiert. Gute Wechselrichter Produkte namhafter Hersteller überzeugen inzwischen jedoch mit einem Wirkungsgrad von 97% bis 98%, was bedeutet, dass von 100% aufgenommenem Gleichstrom 97% bis 98% nach der Spannungsumwandlung als Wechselstrom abgegeben werden.

Hierin fließt der Maximum Power Point Tracker, der einen wesentlichen Beitrag zur Erzielung hoher Wirkungsgrade leistet, ein. Denn die Sonneneinstrahlung ist weder im Tages- noch im Jahresverlauf gleich. Das bedeutet, dass die Solarmodule variierende Strommengen produzieren. Der MPP Tracker sorgt dafür, dass der Wechselrichter jedoch immer im maximalen Leistungsbereich arbeitet, so dass trotz differenter Stromerzeugung immer die bestmögliche Umwandlung erfolgt.

Welcher Wechselrichter ist der richtige?

Ein Wechselrichter will perfekt auf die individuelle Photovoltaikanlage ausgerichtet sein. Diese Entscheidung beginnt bereits in der Auswahl der richtigen Steuerung. Denn hier sollte man folgendes favorisieren:

  • selbstgeführte Steuerungen für Insel- und Eigenverbrauchsanlagen
  • fremdgeführte Steuerungen für netzgekoppelte PV-Systeme

Darüber hinaus sind die Wechselrichter Nennleistungen im DC (Gleichstrom) und AC (Wechselstrom) Bereich sowie der Wirkungsgrad wichtig.

Zur exakten Berechnung muss der Gesamtleistungsspitzenwert aller Solarmodule herangezogen werden. Diesem Wert muss auch die DC Nennleistung des Wechselrichters entsprechen.

Dies bedeutet am Beispiel:
5 kWp Solarmodule erfordern einen auf 5 kWp ausgelegten Wechselrichter.

Fließt hier nun noch der Wirkungsgrad ein, bedeutet dies, dass von der maximal 5.000 Watt erzeugten Strommenge durch den Wechselrichter bei 97%igem Wirkungsgrad 4.850 Watt als Wechselstrom weiter geleitet werden, während es bei 90%igem Wirkungsgrad lediglich 4.500 Watt sind.

Hinzu kommt außerdem der Spannungsbereich des Wechselrichters, welcher auf die Leerlaufspannung und die Nennleistungsspannung der Solarmodule ausgerichtet sein muss. Außerdem fließt in die Berechnung der optimalen Wechselrichterauslegung der Temperaturkoeffizient ein.

Garantiebedingungen beim Wechselrichter

Der Wechselrichter ist innerhalb der komplexen Technologie einer Photovoltaikanlage eines der empfindlichsten Bauteile und zumeist die erste Komponente, die einen störungsfreien Betrieb verhindert. Umso wichtiger ist es, gerade beim Inverter auf die inkludierten Garantieleistungen zu achten.

Laut gesetzlicher Gewährleistungsregelung besteht auch für den Wechselrichter eine Garantiezeit von zwei Jahren. Die meisten Wechselrichter Anbieter erhöhen diese Zeitspanne jedoch, so dass man sich über eine Garantiezeit zwischen 60 und 66 Monaten freuen kann. Damit diese Zeit nicht ungenutzt verstreicht, sollte man darauf achten, den Wechselrichter erst unmittelbar vor seiner Montage zu erwerben.

Die Garantie sollte einen störungsfreien Betrieb des Wechselrichters innerhalb der definierten Werte zur Nennleistung und zum Wirkungsgrad integrieren. Somit ist man vor Ertragseinbußen und teuren Reparaturkosten sicher.

Allerdings gibt es auch Garantieausschlüsse bei den Wechselrichtern. So greift die Gewährleistung nicht, wenn der Defekt auf folgende Art und Weise entstanden ist:

  • Transportschäden
  • fehlerhafte Installation, Montage oder Inbetriebnahme
  • Manipulierung und nicht fachgerechte Reparaturversuche
  • mangelnde Lüftung
  • widrige Umgebungsverhältnisse
  • fehlende Sicherheitseinrichtungen
  • Überspannungen von Gleichstromseite
  • äußere Gewalteinwirkung

Hoch frequentierte Wechselrichter Hersteller

Bei den Invertern konnten sich in den letzten Jahren einige bekannte Hersteller etablieren:

  1. SMA Conergy
    Die SMA Solar Technologie AG stellt Wechselrichter vor allem für kleine und mittlere Photovoltaikanlagen her. Veräußert werden diese dann in den Serien SB, SMC, ST, SC und Triplepower.
  2. Conergy
    Der Photovoltaikkonzern Conergy bietet neben Solarmodulen auch Wechselrichter an. Diese sind in der IGP S und T Version für Anlagen von 3 kWp bis 100 kWp geeignet. Die Wechselrichter IGP C sowie CIS eignen sich sogar für PV Großanlagen.
  3. Danfoss Conergy
    Der dänische Wechselrichter Hersteller bietet Spannungswandler für kleine bis mittlere Photovoltaikanlagen an. Die Produkte Unilynx sowie Triplelynx sind für Anlagen bis 15 kWp ausgelegt. Mit Triplelynx Pro hat man Wechselrichter für Freiflächenanlagen bis 15 kWp geschaffen.
  4. Fronius Conergy
    Die Wechselrichter aus dem Hause des deutschen Herstellers Fronius überzeugen durch Vielfältigkeit. Sie sind bereits ab wenigen kWp erhältlich, während von Fronius auch Produkte für mehrere Hundert kWp starke Anlagen hergestellt werden. Konkret findet man die Fronius Spannungswandler in den Serien IG, IG-Plus, IG-TL und Fronius CL.
  5. Siemens Conergy
    Veräußert unter dem Markennamen SINVERT, bietet der bekannte Elektroriese Siemens Wechselrichter in 20 verschiedenen Leistungsstärken, von privaten Kleinanlagen bis zu PV Großsystemen, an.