Solarwechselrichter

Netzgekoppelte, hybride, Off-Grid- oder Mikro-Wechselrichter

Die Topologie ist die erste Entscheidung und die am schwierigsten rückgängig zu machende, da sie bestimmt, ob Speicher und Backup überhaupt möglich sind.

• Netzgekoppelte (On-Grid) Geräte versorgen das Haus und speisen den Überschuss ein. Sie haben keinen Batterieanschluss und schalten sich konstruktionsbedingt bei einem Netzausfall ab, damit nichts in die Leitungen zurückgespeist wird. Die einfachste und günstigste Option, wenn kein Speicher geplant ist.
• Hybrid-Wechselrichter verfügen zusätzlich über einen DC-Batterieanschluss und einen Energiemanager. Die Solarenergie deckt zuerst die Last, der Überschuss lädt die Batterie, und erst der Rest fließt ins Netz oder wird daraus bezogen. Die meisten Wohnanlagen in Europa werden heute so konzipiert.
• Off-Grid-Einheiten arbeiten ohne Netzanschluss, beziehen Strom aus einer Batteriebank und steuern deren Ladung. Einsatzbereiche sind Hütten, entlegene Pumpstationen, Telekommunikationsstandorte und Inselsysteme ohne Netzanschluss.
• Mikrowechselrichter werden unter einzelnen Modulen installiert und wandeln den Strom auf Modulebene um. Jedes Panel besitzt einen eigenen MPPT, was ideal für komplexe Dächer, verschiedene Ausrichtungen und Balkonsysteme ist, jedoch mit höheren Kosten pro Wp.

Einphasig oder dreiphasig

Passen Sie den Wechselrichter an den tatsächlich vorhandenen Netzanschluss an. Ein dreiphasiger Wechselrichter kann nicht an eine einphasige Versorgung angeschlossen werden, und ein einphasiger Wechselrichter in einem Haus mit dreiphasigem Anschluss belastet nur eine Phase, was von einigen Netzbetreibern auf wenige kW Einspeisung begrenzt wird.

• 1-phasig eignet sich für kleinere Systeme, typischerweise bis etwa 5 kW, in Häusern mit einphasiger Versorgung oder wo lokale Vorschriften eine einphasige Einspeisung in dieser Höhe zulassen.
• 3-phasig verteilt die Erzeugung gleichmäßig auf L1, L2 und L3, hält den Spannungsanstieg niedriger und ist die Norm ab etwa 5 kW, in Gewerbegebäuden sowie überall dort, wo Wärmepumpen oder dreiphasige Maschinen im Einsatz sind.
• Phasenausgleich ist entscheidend für das Net Metering. Mit einem dreiphasigen Gerät und einem kompatiblen Smart Meter werden Verbrauch und Produktion über alle Phasen hinweg gemeinsam gemessen.

Nennleistung im Verhältnis zum kWp-Array: das DC/AC-Verhältnis

Das Array wird in kWp unter Standardtestbedingungen angegeben, die ein europäisches Dach selten erreicht. Die bewusste Wahl eines etwas kleineren Wechselrichters als das Array wird als DC-Oversizing bezeichnet und erhöht die Stundenzahl, in denen das Gerät nahe seinem Wirkungsgrad-Maximum arbeitet.

• Ein DC/AC-Verhältnis von 1,0 bis 1,2 ist der übliche Bereich für Wohngebäude. Ein 10-kWp-Array mit einem 8- bis 10-kW-Wechselrichter bietet einen guten Kompromiss zwischen Clipping und Kosten.
• Bis zu 1,3 ist bei Ost-West-Dächern, geringen Neigungswinkeln oder nördlichen Breitengraden angemessen, wo die Spitzenleistung nur wenige Stunden pro Jahr erreicht wird.
• Eine zu starke Unterdimensionierung des Wechselrichters führt an klaren Tagen zu einem Clipping des Mittagsmaximums, was einen dauerhaften Energieverlust bedeutet. Eine Überdimensionierung ist Geldverschwendung und lässt das Gerät bei geringer Teillast laufen, wo der Wirkungsgrad am schlechtesten ist.
• Die Dauerlast sollte bei etwa 80 % der Nennleistung liegen. Ein dauerhafter Betrieb zwischen 80 und 100 % verkürzt die Lebensdauer, insbesondere in warmen, schlecht belüfteten Technikräumen.

MPPT-Eingänge, String-Design und Verschattung

Ein MPPT (Maximum Power Point Tracker) ermittelt kontinuierlich die Spannung, bei der ein String die maximale Leistung erbringt. Alle Strings an demselben Tracker werden auf denselben Betriebspunkt gezwungen, sodass Paneele mit unterschiedlicher Ausrichtung, Neigung oder Verschattung die Leistung gegenseitig mindern.

• Die Grundregel lautet: Ein MPPT pro Dachfläche. Zwei Ausrichtungen an einem Tracker bedeuten, dass der Tracker den ganzen Tag über einen Kompromiss zwischen beiden finden muss.
• Das Spannungsfenster ist entscheidend: Prüfen Sie die Leerlaufspannung des Strings bei der niedrigsten erwarteten Temperatur im Vergleich zur maximalen DC-Eingangsspannung sowie die minimale Startspannung an einem heißen Sommernachmittag.
• Der Strom pro Tracker begrenzt, wie viele Strings parallel an einen Eingang geschaltet werden können, was bei modernen Hochstrom-Modulen eine wichtige Rolle spielt.
• Eine Teilverschattung durch einen Schornstein, einen Mast oder einen benachbarten Baum lässt sich besser mit Optimierern oder Mikrowechselrichtern als durch zusätzliche Tracker lösen.

Batteriebereitschaft, Nachrüstung und Backup-Ausgang

Batteriebereitschaft ist kein Marketing-Label, sondern ein spezifischer DC-Spannungsbereich und ein Kommunikationsprotokoll. Ein Hochvolt-Hybrid arbeitet mit einem Hochvolt-Stack, ein Niedervolt-Gerät mit einer 48 V LiFePO4-Bank; diese beiden sind nicht austauschbar. Zugelassene Kombinationen werden vom Wechselrichterhersteller aufgelistet; die Verwendung eines nicht aufgeführten Packs führt in der Regel zum Erlöschen des Supports.

• DC-Kopplung über einen Hybrid-Wechselrichter wandelt nur einmal um, vom Panel zur Batterie, wodurch die Round-Trip-Verluste geringer sind.
• AC-Kopplung ergänzt ein bestehendes netzgekoppeltes Gerät durch einen separaten Batterie-Wechselrichter. Dies ist der praktische Weg zur Nachrüstung, wenn der ursprüngliche Wechselrichter erhalten bleiben soll.
• Der Backup-Ausgang (EPS) ist ein separater Anschluss, der während eines Stromausfalls eine ausgewählte Unterverteilung mit Strom versorgt. Er hat eine eigene Leistungsgrenze, die normalerweise unter der Netzleistung des Wechselrichters liegt, und erfordert eine Umschalteinrichtung im Sicherungskasten.
• Die Schwarzstart-Fähigkeit entscheidet darüber, ob das System bei Netzausfall allein aus der Batterie und den Paneelen neu starten kann. Nicht jeder Hybrid-Wechselrichter bietet diese Funktion.

Schnellvergleich der Wechselrichter

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