Warum Wechselrichter für PV-Anlagen so wichtig sind

Wechselrichter bei PV-Anlage © romaset - fotolia.com

Wechselrichter: bei PV-Anlagen praktisch unverzichtbar

Normalerweise kommt Strom als Wechselstrom aus der Steckdose. Gleichstrom hingegen kennen wir vor allem von  batteriebetriebenen Kleinverbrauchern und aus dem Bordnetz Ihres Autos. Diese Systeme arbeiten meist völlig unabhängig voneinander. Aber spätestens, wenn Sie im Camper normale Haushaltsgeräte nutzen wollen, prallen die Welten aufeinander. Das gilt ebenso für private Photovoltaik- und Windkraftanlagen. Die Lösung dafür heißt Wechselrichter oder Inverter.

Warum gibt es Gleichstrom und Wechselstrom?

Eine Solarzelle liefert Gleichstrom, auch wenn die Spannung von der Beleuchtungsstärke abhängt. Gleichstrom lässt sich gut in Akkumulatoren speichern, aber beim Transport über längere Strecken hat Wechselstrom den Vorteil, dass sein Spannungsniveau sich leicht ändern lässt. Sie benötigen dafür im Prinzip nur zwei Drahtspulen mit unterschiedlicher Windungszahl und einem gemeinsamen Weicheisenkern, einen Transformator. Wenn man die Spannung für den Transport über längere Strecken erhöht, reduziert man damit die Leitungsverluste. Daher werden die großen Überlandleitungen mit Hochspannung betrieben. Für die  kleinräumigere Verteilung wird diese Spannung immer weiter herunter transformiert, bis auf das relativ ungefährliche Niveau von 230 Volt, für die Einspeisung in die Haushalte.

Was macht Wechselrichter für die Photovoltaik so wichtig?

Regenerative Energien können Sie auf zwei Arten nutzen. Entweder als Insellösung oder mit Anbindung ans Stromnetz. Da die Solarmodule Gleichstrom erzeugen und ins Netz ausschließlich Wechselstrom eingespeist werden kann, braucht man dafür in jedem Fall einen Wechselrichter. Ein Windgenerator erzeugt zwar in der Regel Wechselstrom, welchen Sie aber nicht direkt ins Stromnetz einspeisen können. Auch für den Betrieb der meisten Haushaltsgeräte eignet er sich nicht, da Spannung und Frequenz von der Windgeschwindigkeit abhängen und sich ständig ändern. Daher werden Windgeneratoren üblicherweise an einem Laderegler betrieben, der den erzeugten Strom gleichrichtet und in eine Batterie einspeist.  Bei der Insellösung nutzen Sie den gesamten erzeugten Strom selbst. Aber auch hierbei kommen Sie nicht um einen Wechselrichter herum, es sei denn, sie betreiben ausschließlich Geräte, die Sie unmittelbar an eine 12 Volt Solarbatterie anschließen können

Wie unterscheiden sich Wechselrichter für den Eigenverbrauch und welche für die Netzeinspeisung?

Die Anforderungen an Wechselrichter für Netzeinspeisung und Inselbetrieb unterscheiden sich deutlich. Wenn Sie mit Ihrem Strom aus eigener Produktion einzelne Haushaltsgeräte betreiben wollen, die 230 Volt Wechselstrom benötigen, dann muss der Wechselrichter lediglich die korrekte Spannung und Frequenz erzeugen. Bei einfachen Geräten ist es nicht einmal nötig, dass die Wellenform der Netzspannung entspricht. Die zunehmende Anzahl elektronischer Bauteile auch in einfachen Haushaltsgeräten erhöht in dieser Hinsicht allerdings die Anforderungen an die Versorgungsspannung. Viele dieser Geräte benötigen meist einen Wechselstrom mit reiner Sinusform. Wollen Sie den Strom dagegen ins Netz einspeisen, wird die Sache ein wenig komplizierter, denn dann muss die Frequenz am Ausgang des Wechselrichters mit der im Stromnetz synchron sein. Das heißt, genauso wie sich Musiker beim Spielen in einem Orchester an den Takt des Dirigenten halten müssen, muss Ihr Wechselrichter dem Takt des Wechselstroms im Netz folgen. Diese Eigenschaft wird häufig durch den Zusatz "netzgekoppelt" ausgedrückt.

Letztendlich ist es einfach zu erklären, wozu ein Wechselrichter nötig ist. Egal ob bei der Einspeisung ins Netz, oder beim Eigenverbrauch - der erzeugte Gleichstrom muss in jedem Fall in Wechselstrom umgewandelt werden. Sollte ein Stromspeicher im System mit angebunden sein, kann auch dort ein Wechselrichter verbaut sein. Dann übernimmt dieser die nötige Umwandlungsarbeit.

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