Wie funktioniert ein Wechselrichter?
1. Die wichtigste Aufgabe des Wechselrichters
2. So wandelt der Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom um
3. Welche Arten von Wechselrichtern gibt es?
4. Einphasig oder dreiphasig: Was für Ihre Anlage passt
5. Welchen Kostenanteil macht der Wechselrichter an der Solaranlage aus?
6. Fazit: Der Wechselrichter macht Ihren Solarstrom nutzbar
7. FAQ: Wie funktioniert ein Wechselrichter
Die wichtigste Aufgabe des Wechselrichters
Damit wird deutlich, wie ein Solar-Wechselrichter Photovoltaikanlagen im Kern erst nutzbar macht: Er ist die Schnittstelle zwischen der Gleichstromwelt Ihrer Solarmodule und der Wechselstromwelt Ihres Zuhauses und damit ein zentraler Baustein in der Funktionsweise einer Photovoltaikanlage, die vom ersten Sonnenstrahl auf dem Modul bis zur Steckdose in Ihrem Haus reicht.
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So wandelt der Wechselrichter Gleichstrom in Wechselstrom um
Damit aus Sonnenlicht am Ende nutzbarer Haushaltsstrom wird, durchläuft der Strom im Wechselrichter mehrere Stationen, die ineinandergreifen. Zunächst liefern die Solarmodule Ihrer Photovoltaikanlage über die DC-Leitungen Gleichstrom an den Wechselrichter – je nach Sonneneinstrahlung, Temperatur und Tageszeit schwanken dabei sowohl Spannung als auch Stromstärke. Damit trotzdem immer möglichst viel Energie genutzt wird, sucht der Wechselrichter permanent den sogenannten Maximum Power Point (MPP) – also den Punkt, an dem die Module bei den aktuellen Bedingungen die größte Leistung abgeben. Dieses MPP-Tracking gleicht wechselnde Lichtverhältnisse, etwa durch Wolken oder Teilverschattung, automatisch aus.
Für die eigentliche Umwandlung in Wechselstrom sitzen im Inneren des Wechselrichters mehrere elektronische Schalter, die in einer sogenannten Brückenschaltung angeordnet sind. Diese Schalter öffnen und schließen paarweise im ständigen Wechsel: Ist das eine Schalterpaar geöffnet, fließt der Strom in eine Richtung durch den Kreis; schließt dieses Paar und das gegenüberliegende öffnet stattdessen, kehrt sich die Stromrichtung um. Weil dieser Wechsel viele tausend Mal pro Sekunde stattfindet, entsteht am Ausgang ein Strom, der ständig die Richtung wechselt – also Wechselstrom. Zusätzlich hebt ein Transformator die Gleichspannung der Module auf das Spannungsniveau an, das für die Einspeisung ins Hausnetz benötigt wird.
Dauer und Spannungshöhe der einzelnen Schaltvorgänge variieren dabei in einem feinen, kontrollierten Muster, sodass sich der erzeugte Wechselstrom einer glatten Sinuskurve annähert – exakt der Signalform, die auch im öffentlichen Stromnetz vorliegt. Bevor dieser Strom schließlich in Ihr Hausnetz oder ins öffentliche Netz fließt, überwacht der Wechselrichter kontinuierlich Spannung und Frequenz. Nur wenn beide Werte im zulässigen Bereich liegen, speist er ein; bei einem Netzausfall trennt er sich automatisch – ein wichtiger Schutzmechanismus, unter anderem für Techniker, die am Netz arbeiten. Moderne Geräte erreichen bei diesem gesamten Vorgang Wirkungsgrade von über 97 Prozent, die Umwandlung verläuft also nahezu verlustfrei.
String-Wechselrichter
Modul- und Mikrowechselrichter
Wie funktioniert ein Hybrid-Wechselrichter?
Ein Hybrid-Wechselrichter übernimmt zusätzlich zur reinen Stromumwandlung noch eine weitere Aufgabe: Er steuert direkt den Ladevorgang eines Stromspeichers. Statt zwei getrennte Geräte – einen PV-Wechselrichter und einen separaten Speicherwechselrichter – zu benötigen, vereint der Hybrid-Wechselrichter beide Funktionen in einem Gerät. Das spart Platz, reduziert Umwandlungsverluste zwischen Solaranlage und Speicher und macht die Installation insgesamt einfacher. Gerade wenn Sie schon bei der Planung Ihrer Photovoltaikanlage einen Stromspeicher mitdenken, lohnt sich meist der Blick auf einen Hybrid-Wechselrichter.
Wann geladen und wann entladen wird, entscheidet dabei die integrierte Steuerungselektronik des Hybrid-Wechselrichters vollautomatisch: Liefert Ihre Photovoltaikanlage mehr Strom, als Sie gerade im Haushalt verbrauchen, lädt er den Überschuss in den Speicher. Sinkt die Solarproduktion, etwa am Abend oder bei bewölktem Himmel, entlädt er den Speicher wieder und deckt so Ihren Verbrauch, bevor Strom aus dem öffentlichen Netz bezogen wird. Im Alltag bedeutet das für Sie: mehr selbst erzeugten und gespeicherten Solarstrom nutzen, weniger Netzbezug und dadurch spürbar geringere Stromkosten – ganz ohne, dass Sie manuell eingreifen müssen.
Einphasig oder dreiphasig: Was für Ihre Anlage passt
Neben der Bauart unterscheiden sich Wechselrichter auch danach, wie viele Phasen des Stromnetzes sie nutzen. Ein 1-Phasen-Wechselrichter speist ausschließlich auf einer Phase ein und erzeugt dabei eine einzelne Sinuswelle. Innerhalb des Hauses verteilt sich die Energie anschließend über die Hausinstallation entsprechend der elektrischen Verschaltung. Diese Lösung reicht für kleinere Photovoltaikanlagen bis etwa 4,6 Kilowatt Leistung aus, wie sie typischerweise bei Einfamilienhäusern mit überschaubarem Stromverbrauch verbaut werden.
Ein dreiphasiger Wechselrichter verteilt die erzeugte Leistung dagegen gleichmäßig auf alle drei Phasen des Netzes und erzeugt damit den sogenannten Drehstrom – drei zueinander versetzte Sinuswellen. Das ist bei größeren PV-Anlagen, etwa auf Mehrfamilienhäusern oder in Gewerbebetrieben, nicht nur sinnvoll, sondern in vielen Fällen sogar vorgeschrieben, um das Netz nicht einseitig zu belasten. Auch wenn Sie zusätzlich eine Wallbox nutzen oder Ihr Stromverbrauch insgesamt hoch ist, ist ein dreiphasiger Wechselrichter meist die passendere Wahl.
Ob String-, Modul- oder Hybridwechselrichter, ein- oder dreiphasig – wir beraten Sie, welcher Wechselrichter in Kombination mit einer PV-Anlage zu Ihrer persönlichen Situation passt.
Welchen Kostenanteil macht der Wechselrichter an der Solaranlage aus?
Innerhalb der Gesamtinvestition einer Photovoltaikanlage schlägt der Wechselrichter üblicherweise mit etwa 10 bis 15 Prozent der Anschaffungskosten zu Buche. Bei einer Anlage im Bereich von 15.000 Euro entspricht das grob 1.500 bis 2.250 Euro. Der Preis ergibt sich vor allem aus der komplexen Leistungselektronik, den Sicherheitsfunktionen und der integrierten Steuerung.
Wechselrichter erreichen häufig eine Lebensdauer von 20 Jahren. Daher lohnt es sich, diesen Kostenpunkt nicht nur bei der Erstinstallation, sondern auch für einen möglichen Austausch im Laufe der Anlagenlebensdauer einzuplanen.
