Wechselrichter

Der Wechselrichter ist dafür zuständig, den von den Photovoltaik Modulen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Daneben verfügen moderne Wechselrichter über eine Fernsteuerung, die es dem Netzbetreiber erlaubt, die Photovoltaikanlage bei Bedarf vom Stromnetz zu trennen.

Ein wichtiges Unterscheidungskriterium bei Wechselrichtern besteht darin, ob der Wechselrichter über einen Transformator verfügt. Trafolose Wechselrichter weisen einen höheren Wirkungsgrad auf und sind insbesondere bei der Zusammenschaltung vieler Solarmodule überlegen. Da kein Trafo vorhanden ist, um die Spannung auf die erforderliche Netzspannung von 230 Volt zu transformieren, muss die von den Photovoltaik-Modulen bereitgestellte Spannung stets oberhalb dieses Wertes liegen. Hier kommt eine auf den ersten Blick überraschende Eigenschaft von Solarmodulen ins Spiel:

Die Spannung ist bereits bei geringer Lichteinstrahlung hoch genug. Das liegt im Kern daran, dass die Module bei geringer Einstrahlung einen sehr hohen elektrischen Widerstand aufweisen. Die Spannung ist gemäß dem Ohmschen Gesetz gleich dem Produkt aus Widerstand und Stromstärke. Nimmt die Einstrahlung ab, sinkt die Stromstärke, aber der Widerstand steigt.

Wechselrichter, die an das Stromnetz angeschlossen sind, passen ihre Frequenz automatisch der Netzfrequenz an. Lediglich für Insellösungen, bei denen eine Photovoltaikanlage nicht an das allgemeine Stromnetz angeschlossen ist, wird eine eigene Frequenzsteuerung unbedingt benötigt. Darüber hinaus müssen Wechselrichter heute dem Netzbetreiber die Fernsteuerung der eingespeisten Leistung ermöglichen. Für Kleinanlagen genügt es, wenn eine Abschaltmöglichkeit über das Netz vorhanden ist. Eine stufenlose Regelung der eingespeisten Leistung ist zwingend nur für große Photovoltaikanlagen erforderlich.

Die elektrische Leistung entspricht dem Produkt aus Spannung und Stromstärke. Ein Wechselrichter bestimmt stets den optimalen Arbeitspunkt, sorgt also dafür, dass die eingespeiste Leistung optimal ist. Das gestaltet sich schwierig, wenn die angeschlossenen Solarmodule eine unterschiedliche Leistung liefern. Daher sollten zwei Modulstränge nicht über denselben Wechselrichter ans Netz angeschlossen werden, wenn sie unterschiedlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt sind.

Ganz fatal wäre es also, zwei Modulstränge auf unterschiedlichen Dachflächen über einen Wechselrichter zu betreiben. Eine Ausnahme bilden die sogenannten Multistrang-Wechselrichter, die für jeden Strang separat den optimalen Arbeitspunkt ermitteln. Die Photovoltaik-Module privater Dachanlagen sind meist auf einer einzigen Dachfläche montiert und unterliegen gleichen Bedingungen. Daher reicht im Regelfall ein Wechselrichter aus.

Zur Ermittlung der Vergütung für den eingespeisten Strom ist ein Einspeisezähler erforderlich. Dieser muss geeicht sein und wird vom Netzbetreiber gegen eine Gebühr zur Verfügung gestellt. Es ist auch möglich, einen eigenen Einspeisezähler zu nutzen. Zu beachten ist, dass die vom Wechselrichter ermittelte Einspeisung zu ungenau ist und einen geeichten Einspeisezähler nicht ersetzt.

Trafolose Wechselrichter gewinnen rasch an Verbreitung – bei der Verwendung von Photovoltaik-Modulen mit kristallinem Silizium sind sie heute eine Standardtechnik. Das wichtigste Auswahlkriterium bildet der Wirkungsgrad. Entscheidend ist hier die Angabe des sogenannten europäischen Wirkungsgrads. Der maximale Wirkungsgrad ist dagegen wenig aussagekräftig.

*keine Änderungen vorgenommen, Lizenz unter: Asurnipal, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons