Was ist ein Wechselrichter und welche Funktion hat er?

Ein Wechselrichter ist ein spezieller Stromrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Da er Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt, sagt man auch Spannungswandler dazu. Wandelt ein Stromrichter hingegen Wechselstrom in Gleichstrom um, handelt es sich um einen Gleichrichter.

Wechselrichter, auch bekannt unter der Bezeichnung Inverter, sind heutzutage sehr gefragt, weil sie neben den Solarpanels eine wichtige Komponente von Photovoltaikanlagen darstellen. Eine PV-Anlage erzeugt Gleichstrom, der in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Somit braucht jede Solaranlage mindestens einen Solarwechselrichter. Je nach Anlage benötigt man sogar mehrere Wechselrichter für ein und dieselbe Solaranlage. Da sich immer mehr Menschen eine Photovoltaikanlage anschaffen, um den eigenen Strom auf der Basis von erneuerbarer Energie zu erzeugen, ist die Nachfrage nach Solarmodulen und PV-Wechselrichtern gestiegen genau wie die Zahl der Anbieter für Wechselrichter und Solarmodule gestiegen ist. Aber die wenigsten, die sich für eine Solaranlage interessieren und über die Anschaffung einer PV-Anlage nachdenken, kennen sich mit der Technik aus, die hinter einer Photovoltaikanlage steckt. Welcher technische Laie weiß schon, was ein Modulwechselrichter, ein Strangwechselrichter, ein Zentralwechselrichter oder aber ein Hybrid-Wechselrichter ist? Was ist ein 1-Phasen- und ein 3-Phasen-Wechselrichter und worin liegt der Unterschied zwischen einphasig und dreiphasig? Und was ist ein netzgeführter Wechselrichter? Welchen Wechselrichter benötigt man für eine PV-Inselanlage? Es tun sich, wie man sieht, viele Fragen auf. Deshalb ist es wichtig, sich genau zu informieren, um den passenden Wechselrichter zu wählen, der den eigenen Anforderungen genügt, was von der PV-Anlage abhängt, die man installieren möchte.

Es gibt drei Arten von Wechselrichtern: Modulwechselrichter, Strangwechselrichter und Zentralwechselrichter. Ein Modulwechselrichter, der auch Microwechselrichter oder Solar-Microwechselrichter heißt, wird direkt an das Solarmodul angeschlossen und eignet sich für kleine PV-Anlagen, während ein Strangwechselrichter an einen ganzen Strang (String) von Solarpanels angeschlossen wird, die in einer Reihe stehen. Er heißt auch Stringwechselrichter. Will man nicht nur einen, sondern mehrere Strings an einem Wechselrichter befestigen, gibt es den Multistring-Wechselrichter. Ein Zentralwechselrichter ist ein Wechselrichter für sehr große PV-Anlagen und ist selbst auch sehr groß. Mit ihm sind alle PV-Module zentral verbunden. Bei einer normalen Photovoltaikanlage greift man entweder auf einen Modulwechselrichter bzw. Microwechselrichter oder einen Stringwechselrichter zurück.

Wechselrichter gibt es mit und ohne Transformator bzw. Trafo, was Einfluss auf den Wirkungsgrad des Wechselrichters hat. Mit Trafo ist der Wirkungsgrad etwas geringer. Unter dem Wirkungsgrad versteht man das Verhältnis zwischen dem in den Wechselrichter eingehenden Gleichstrom, den die Photovoltaikanlange produziert, und dem ausgehenden Wechselstrom. Der Wirkungsgrad des Wechselrichters zeigt an, wie effizient der Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom umwandelt. Es geht also um die Frage, wie groß der Wandlungsverlust ist. Man möchte den Verlust natürlich so gering wie möglich halten. Der durchschnittliche Wirkungsgrad liegt zwischen 96 und 98 Prozent. Der Wechselrichter ist somit genauso entscheidend für den Stromertrag einer Photovoltaikanlage wie das Solarpanel mit den Solarzellen.

Solar-Wechselrichter haben einen MPP-Tracker (MPPT) integriert. Ein Multistring-Wechselrichter besitzt sogar mehrere MPP-Tracker. MPP steht für Maximum Power Point und meint den Punkt, an dem die Photovoltaikanlage ihre maximale Leistung erbringt. Die maximale Leistung der PV-Anlage variiert z. B. aufgrund der sich ändernden Sonneneinstrahlung oder Temperatur. Der MPP-Tracker sorgt dafür, dass die Solaranlage den äußeren Bedingungen entsprechend durch Anpassung der Spannung immer ihre maximale Leistung erbringt.

Eine weitere wichtige Funktion des Wechselrichters ist die Netzüberwachung. Das heißt, er sorgt für die Sicherheit der PV-Anlage. Wenn die Spannung zu sehr von den Vorgaben abweicht, schaltet der Wechselrichter die Photovoltaikanlage ab und trennt sie vom Netz. Das geschieht auch im Falle eines Stromausfalls, denn die Solaranlage soll schließlich keinen Strom in ein defektes Stromnetz einspeisen.

Ist die Photovoltaikanlage an das öffentliche Stromnetz gekoppelt – man spricht auch von netzgekoppelter PV-Anlage –, was für gewöhnlich der Fall ist, benötigt man einen netzgebundenen Wechselrichter, der genau genommen ein Netzeinspeisegerät (NEG) ist. Es gibt aber auch Solaranlagen, die nicht mit dem Stromnetz verbunden sind, weil kein solches vorhanden ist, etwa in einem Wohnmobil oder auf einem Boot. Dann spricht man von einer Solar-Inselanlage oder PV-Insel, für die man keinen Netzwechselrichter, sondern einen Inselwechselrichter braucht.

Unabhängig von der Art der Solaranlage und dem verwendeten Wechselrichter stellt der Wechselrichter immer das Herz einer Photovoltaikanlage dar, ob Microwechselrichter, Stringwechselrichter oder Multistring-Wechselrichter.