Erklärung zu Solarpanel-Wechselrichtern im Juni 2023

Während Solarmodule eine wichtige Rolle in einer Solaranlage für Privathaushalte spielen, werden für die Erzeugung sauberer Energie auch andere Komponenten benötigt – darunter Solarwechselrichter. Ein Solarwechselrichter ist ein elektronisches Gerät, das die von Ihren Solarmodulen erzeugte Energie in Strom umwandelt, der Ihre Haushaltsgeräte, elektronischen Ladegeräte und Lichter mit Strom versorgen kann.

In diesem Artikel besprechen wir vom Guides Home Team die Funktionsweise eines Solarwechselrichters, die verschiedenen Typen und die besten Wechselrichter für Solaranlagen. Unsere Informationen basieren auf einer Analyse der besten Solarunternehmen, Gesprächen mit Branchenexperten und Marktforschung zu den Top-Solarprodukten.

Ein Solarwechselrichter wandelt den von Ihren Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der zum Betrieb Ihrer Haushaltsgeräte benötigt wird. Der Wechselrichter synchronisiert sich auch mit Ihrem örtlichen Stromnetz, das Wechselspannung verwendet, sodass Sie beide Stromquellen gleichzeitig nutzen können.

Haushaltsgeräte sind für die Nutzung von Wechselspannung aus dem örtlichen Stromnetz ausgelegt und können nicht direkt mit Solarenergie betrieben werden. Da es sich bei Solarwechselrichtern jedoch um Gleichstrom-zu-Wechselstrom-Umwandlungsgeräte handelt, können Sie dieses Problem lösen, indem Sie einen Wechselrichter zwischen Ihrem Solarpanel-Array und Ihrem elektrischen Verkabelungssystem installieren.

Bei Sonneneinstrahlung erzeugen Photovoltaikzellen (PV) Gleichstrom wie eine Batterie. Solarmodule verfügen über eine Reihe miteinander verkabelter PV-Zellen, die die Spannung und Leistungsabgabe jedes einzelnen Moduls bestimmen. Die meisten Zellen erzeugen etwa 0,46 Volt (V) Strom, was bedeutet, dass ein 60-Zellen-Solarmodul im Allgemeinen etwa 30 V und 300 Watt Gleichstrom erzeugen kann.

Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom der Solarmodule in Wechselstrom mit der gleichen Frequenz wie das örtliche Stromnetz um, um beide Stromquellen zu synchronisieren. Hier ist eine kurze Übersicht über die Funktionsweise dieses Systems:

Sie können Solarwechselrichter in drei Haupttypen einteilen:

Generell gilt: Hybrid-Wechselrichter können Solarmodule und Batterien gleichzeitig betreiben. Herkömmliche Wechselrichter wie String- und Mikrowechselrichter sind keine Hybridwechselrichter und nur für Photovoltaikmodule gedacht. Um den Batteriespeicher hinzuzufügen, benötigen Sie einen separaten Wechselrichter.

In den folgenden Abschnitten beschreiben wir jeden Wechselrichtertyp, einschließlich seiner Vor- und Nachteile.

String-Wechselrichter sind die gebräuchlichste Art von Wechselrichtern für eine Solaranlage zu Hause. Bei diesem Aufbau werden Ihre Solarmodule in „Strings“ oder Reihenschaltungen miteinander verbunden, die an einen Zentralwechselrichter angeschlossen werden. Der Wechselrichter, der an Ihre Hausverkabelung angeschlossen wird, wandelt die kombinierte Leistung Ihrer Module in Wechselstrom um.

String-Wechselrichter haben geringere Installationskosten, da nur ein Gerät erforderlich ist, um die Stromabgabe aller Ihrer Solarmodule in Wechselstrom umzuwandeln. Mit anderen Worten: Sie müssen nicht an jedem Panel ein Stromumwandlungsgerät installieren. Da Stringwechselrichter so beliebt sind, gibt es mehr Anbieter und Solarinstallateure, die mit diesen Geräten vertraut sind.

Der Hauptnachteil der Verwendung eines String-Wechselrichters besteht darin, dass Sie Ihre Solarmodule in einer Reihe von Stromkreisen miteinander verkabeln müssen. Wenn also ein einzelnes Panel eine Fehlfunktion aufweist oder verstopft ist, kommt es zu einem Leistungsabfall bei allen Panels in dieser Reihe – selbst wenn die übrigen Panels der vollen Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind und funktionstüchtig sind.

Auch bei Solarmodulen in einem String-Kreislauf kann es zu Leistungseinbußen kommen, wenn sie unterschiedliche Energieproduktionsprofile aufweisen. Dies geschieht im Allgemeinen, wenn die Paneele in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind und ungleichmäßigem Sonnenlicht ausgesetzt sind.

Bei einem Mikrowechselrichtersystem handelt es sich um kleine Wechselrichter, die Sie direkt auf jedem Solarpanel installieren können. Es ist kein String-Wechselrichter erforderlich, da der Ausgang jedes Panels direkt in Wechselstrom umgewandelt wird.

Der Hauptvorteil von Mikro-Wechselrichtern besteht darin, dass für jedes Solarmodul ein eigenes Stromumwandlungsgerät vorhanden ist. Sollte eines Ihrer Module verschattet werden oder eine Fehlfunktion aufweisen, ist der Rest Ihres Solarpanelsystems davon nicht betroffen. Dadurch steigern Mikro-Wechselrichter den Gesamtenergieertrag Ihrer Solaranlage. Sie können auch Dachflächen mit unterschiedlicher Ausrichtung nutzen, da Ihre PV-Anlage nicht durch ungleichmäßige Sonneneinstrahlung beeinträchtigt wird – im Gegensatz zu Solarmodulen, die einen String-Wechselrichter nutzen.

Mikro-Wechselrichter haben außerdem längere Garantien als String-Wechselrichter. Im Allgemeinen können Sie bei einem String-Wechselrichter mit einer Lebensdauer von 10 bis 12 Jahren rechnen, es gibt jedoch auch Mikro-Wechselrichter mit einer Garantie von bis zu 25 Jahren.

Einer der Hauptnachteile von Mikro-Wechselrichtern ist der höhere Preis – wenn Sie planen, eine Solaranlage mit 20 Modulen zu installieren, benötigen Sie auch 20 Mikro-Wechselrichter. Da Installateure Mikro-Wechselrichter hinter Solarmodulen platzieren, sind sie für Wartung und Austausch schwieriger zugänglich.

Mikro-Wechselrichter können Ihre Auswahl an Solarbatterien reduzieren, wenn Sie über die Energiespeicherung nachdenken. Bedenken Sie, dass Sie Batterien mit Gleichstrom laden, während Mikro-Wechselrichter die Leistung von Solarmodulen direkt in Wechselstrom umwandeln. Das bedeutet, dass Sie einen speziellen Batteriewechselrichter und ein Gerät namens Laderegler benötigen, um den Lade- und Entladevorgang einer Batterie zu steuern.

Einige String-Wechselrichter verwenden Leistungsoptimierer, die direkt auf jedem Solarpanel installiert sind (wie Mikro-Wechselrichter). Optimierer regulieren die Spannung und den Strom jedes PV-Moduls, wodurch die Gesamtstromproduktion erhöht wird.

Im Gegensatz zu einem Mikrowechselrichter wandelt ein Optimierer Gleichstrom nicht direkt in Wechselstrom um. Wie bereits beschrieben, verdrahten String-Wechselrichter die Module in einer Gleichstrom-Serienschaltung und wandeln die kombinierte Energieabgabe in Wechselstrom um.

Ein Wechselrichter mit Leistungsoptimierer vereint bestimmte Vorteile von Mikro-Wechselrichtern und String-Wechselrichtern. Bei Verwendung eines herkömmlichen Wechselrichters ohne Optimierer wirkt sich jedes Problem, das ein Panel betrifft, negativ auf den gesamten Stromkreis aus. Leistungsoptimierer mildern diese Dynamik, indem sie die Leistungsabgabe jedes Panels individuell steuern.

String-Wechselrichter mit Leistungsoptimierern ermöglichen den Einbau einer Solarbatterie ohne zweiten Wechselrichter. Die Batterie kann an die Gleichstromseite eines Wechselrichters angeschlossen und aufgeladen werden, bevor das System Solarstrom in Wechselstrom umwandelt. Dies ist jedoch nur möglich, wenn der Wechselrichter mit Solarbatterien kompatibel ist.

Die besten Leistungsoptimierer haben eine Garantie von 25 Jahren, sodass sich Hausbesitzer über zwei Jahrzehnte lang keine Gedanken über den Austausch machen müssen.

Leistungsoptimierer erhöhen die Kosten Ihres Systems, da Sie für jedes Panel einen benötigen. Leistungsoptimierer schränken auch Ihre Wechselrichteroptionen ein, da sie nicht mit allen Modellen kompatibel sind.

Obwohl Leistungsoptimierer eine Garantie von 25 Jahren haben, sind sie auf einen String-Wechselrichter angewiesen, der normalerweise eine Garantie von 10 bis 12 Jahren hat. Irgendwann muss ein Wechselrichter ausgetauscht werden, auch wenn die Optimierer noch eine Lebensdauer von 15 Jahren haben.

Ein Hybrid-Wechselrichter ist einfach ein String-Wechselrichter, den Sie sowohl mit Solarmodulen als auch mit Batterien verwenden können. Herkömmliche Wechselrichter sind nur mit Photovoltaikmodulen kompatibel und erfordern einen separaten Batteriewechselrichter, um die Energiespeicherung hinzuzufügen. Hybrid-Wechselrichter können wie Standard-Wechselrichter funktionieren, können aber auch die Lade- und Entladezyklen eines Batteriesystems verwalten.

Der Hauptvorteil der Verwendung eines Hybrid-Wechselrichters besteht darin, dass kein zweiter Wechselrichter für Solarbatterien installiert werden muss. Hybrid-Wechselrichter sind eine großartige Option, wenn Sie Solarmodule installieren und planen, in Zukunft einen Energiespeicher hinzuzufügen. Der Wechselrichter kann mit oder ohne Batterien betrieben werden, sodass Sie nicht gleich einen Energiespeicher installieren müssen.

Durch die Kombination von Solarmodulen und Batterien mit einem Hybrid-Wechselrichter können Sie ein Notstromsystem für Stromausfälle schaffen. Sie müssen jedoch sicherstellen, dass das Wechselrichtermodell netzunabhängig betrieben werden kann – einige Modelle sind nur für den netzgekoppelten Betrieb ausgelegt, nicht für Stromausfälle.

Da Hybrid-Wechselrichter über einen integrierten Laderegler für Batteriesysteme verfügen, sind sie teurer als herkömmliche String-Wechselrichter. Während Hybridwechselrichter die Flexibilität bieten, in Zukunft Energiespeicher hinzuzufügen, sind nicht alle Wechselrichter mit allen Batteriemodellen kompatibel. Beispielsweise können Sie die Tesla Powerwall nur mit einem dedizierten Tesla-Wechselrichter verwenden, nicht mit einem Hybrid-Wechselrichter eines anderen Herstellers. Einige Enphase-Batterien können jedoch Wechselrichter von Drittanbietern verwenden.

Jeder Wechselrichtertyp hat Vor- und Nachteile und die beste Option hängt vom Solarprojekt ab. Die meisten Solarinstallationsunternehmen sind mit allen Wechselrichtertypen vertraut und können Ihnen bei der Auswahl der idealen Option für Ihre Solaranlage helfen. Zum Beispiel:

Die Kosten für einen Solarwechselrichter können je nach Marke, Installateur und Größe variieren. Laut Palmetto Solar kosten die meisten String-Wechselrichter zwischen 1.000 und 2.000 US-Dollar oder mehr. Ein Mikrowechselrichter kann diesen Preis um 1.000 US-Dollar oder mehr erhöhen, während Leistungsoptimierer zwischen 50 und 200 US-Dollar oder mehr kosten. Hybrid-Wechselrichter sind etwas teurer und liegen laut unserer Marktforschung zwischen 1.000 und 3.000 US-Dollar oder mehr.

Allerdings kann der Preis, den Sie für einen Wechselrichter als Teil einer Solaranlage zahlen, im Vergleich zum Einzelkauf eines Solarwechselrichters variieren. Und da für Solarstromanlagen Wechselrichter erforderlich sind, können Sie die 30-prozentige Solar-Bundessteuergutschrift in Anspruch nehmen.

Stringwechselrichter sind der häufigste Wechselrichtertyp. Sie sind auch die günstigsten, da Sie nur einen Zentralwechselrichter installieren müssen und nicht einzelne Einheiten auf jedem Panel.

Ein Laderegler regelt die Spannung und den Strom, die den Solarbatterien zugeführt werden, um sicherzustellen, dass der Ladevorgang keinen Schaden verursacht. Ein Wechselrichter wandelt den von Solarmodulen und Batterien erzeugten Gleichstrom in den Wechselstrom um, der für den Betrieb von Haushaltsgeräten erforderlich ist. Hybrid-Wechselrichter verfügen über einen integrierten Laderegler, wodurch sie mit Batterien kompatibel sind.

Dies hängt von der Art des Wechselrichters ab, den Sie installieren. Sie können auf jedem Solarmodul einen Mikrowechselrichter installieren oder die Module miteinander verkabeln und an einen String-Wechselrichter anschließen. Im Falle eines String-Wechselrichters benötigen Sie nur eine Zentraleinheit im Gegensatz zu mehreren Mikro-Wechselrichtern.

Leonardo David ist Elektromechanik-Ingenieur, MBA, Energieberater und technischer Redakteur. Seine Beratungserfahrung im Bereich Energieeffizienz und Solarenergie umfasst Branchen wie Banken, Textilherstellung, Kunststoffverarbeitung, Pharmazie, Bildung, Lebensmittelverarbeitung, Immobilien und Einzelhandel. Seit 2015 schreibt er außerdem Artikel zu Energie- und Ingenieurthemen.

Tori Addison ist ein Redakteur, der seit über fünf Jahren in der digitalen Marketingbranche tätig ist. Ihre Erfahrung umfasst Kommunikations- und Marketingarbeit im gemeinnützigen, staatlichen und akademischen Bereich. Von Beruf Journalistin, begann sie ihre Karriere als Berichterstattung über Politik und Nachrichten im New Yorker Hudson Valley. Ihre Arbeit umfasste die Berichterstattung über lokale und staatliche Haushalte, Bundesfinanzvorschriften und Gesundheitsgesetze.