Wechselrichter für Photovoltaik: Funktion, Typen und Auswahl

Wenn ich eine PV-Anlage plane, ist der Wechselrichter das Bauteil, über das die wenigsten Bauherren nachdenken und das mir die meiste Arbeit macht. Bei den Modulen schauen alle auf die Wattzahl, beim Speicher wird gerechnet. Der Kasten an der Kellerwand dagegen läuft im Hintergrund, summt leise vor sich hin und fällt erst auf, wenn er nach zwölf Jahren kaputtgeht. Genau das ist der Punkt: Statistisch ist der Wechselrichter das Bauteil, das in einer PV-Anlage am häufigsten getauscht werden muss. Wer ihn von Anfang an richtig auswählt und auslegt, spart sich später Ärger und Geld.

Warum eine PV-Anlage ohne Wechselrichter nutzlos wäre #

Solarzellen erzeugen Gleichstrom, also Strom, der immer in dieselbe Richtung fließt. Ihre Spülmaschine, der Kühlschrank und das öffentliche Netz brauchen aber Wechselstrom mit 230 Volt im Haushalt, 400 Volt dreiphasig, und exakt 50 Hertz. Ohne Umwandlung könnten Sie mit dem Modulstrom kaum etwas anfangen.

Der Wechselrichter erledigt diese Umwandlung. Er ist aber kein simpler Stromumformer, sondern macht im laufenden Betrieb gleich mehrere Dinge auf einmal:

• Er wandelt Gleichstrom in netzkonformen Wechselstrom um.
• Er sucht ständig den optimalen Arbeitspunkt der Module (MPP-Tracking, dazu gleich mehr).
• Er überwacht Spannung und Frequenz im Netz und schaltet bei einem Stromausfall in Sekundenbruchteilen ab, damit kein Monteur an einer vermeintlich toten Leitung verunglückt.
• Er liefert die Daten fürs Monitoring, meist per WLAN in eine App.

Diese Netzüberwachung ist übrigens der Grund, warum eine normale PV-Anlage bei Stromausfall trotzdem dunkel bleibt. Wer eine Notstromfunktion will, braucht einen Wechselrichter, der das ausdrücklich kann, plus passenden Speicher.

Das MPP-Tracking, der unterschätzte Teil #

MPP steht für Maximum Power Point. Die Leistung eines Solarstrangs hängt von Sonneneinstrahlung und Temperatur ab, und es gibt zu jedem Zeitpunkt genau eine Kombination aus Spannung und Strom, bei der die Module am meisten hergeben. Der Wechselrichter regelt mehrmals pro Sekunde nach, um genau auf diesem Punkt zu bleiben. Macht er das gut, holt er ein paar Prozent mehr Jahresertrag heraus als ein träges Gerät.

Praktisch wichtig ist die Zahl der MPP-Tracker. Jeder Tracker regelt einen Modulstrang unabhängig. Hat Ihr Dach eine Ost- und eine Westfläche, die zu unterschiedlichen Tageszeiten Sonne bekommen, sollten diese an getrennten Trackern hängen. Sonst zieht die schwächere Seite die stärkere herunter. Ich sehe immer wieder Anlagen, bei denen Ost und West aus Kostengründen auf einen Tracker gelegt wurden, und der Ertragsverlust ärgert die Betreiber jahrelang. Zwei MPP-Tracker sind für die meisten Einfamilienhäuser der vernünftige Standard.

Die Typen im Überblick #

In der Praxis begegnen Ihnen vier Bauarten. Welche passt, hängt vom Dach, vom Speicher und vom Geldbeutel ab.

Der String-Wechselrichter ist der Klassiker und sitzt in den allermeisten deutschen Hausdächern. Ein zentrales Gerät, ein, zwei oder drei Stränge, fertig. Günstig, ausgereift, leicht zu warten.

Der Hybridwechselrichter ist im Grunde ein String-Gerät, das den Speicher gleich mitverwaltet. Er spart den separaten Batteriewechselrichter und einen Umwandlungsschritt. Wenn auch nur die leise Absicht besteht, irgendwann einen Speicher nachzurüsten, würde ich heute fast immer zum Hybrid raten. Der Aufpreis gegenüber einem reinen String-Gerät ist überschaubar, das Nachrüsten eines AC-Speichers später deutlich teurer.

Mikrowechselrichter sitzen unter jedem einzelnen Modul. Ihr großer Vorteil: Verschattet eine Gaube oder ein Baum ein Modul, bricht nur dessen Ertrag ein, nicht der ganze Strang. Bei einem zerklüfteten Altbaudach mit drei Himmelsrichtungen kann das den Unterschied machen. Der Nachteil sind die Kosten und die Tatsache, dass Sie am Ende viele kleine Geräte auf dem Dach haben, an die im Wartungsfall niemand leicht herankommt.

Ein- oder dreiphasig, und wie groß #

Kleine Anlagen dürfen einphasig einspeisen, allerdings ist die einphasige Einspeisung in Deutschland auf 4,6 kVA begrenzt, damit das Netz nicht in Schieflage gerät. Ab etwa 5 kW Leistung ist deshalb ein dreiphasiges Gerät Pflicht beziehungsweise sinnvoll. Da fast jede Hausanlage heute über 5 kWp liegt, ist dreiphasig praktisch der Normalfall. Der Nebeneffekt: Dreiphasiger Solarstrom verteilt sich gleichmäßig auf alle drei Phasen im Haus, was den Eigenverbrauch sauberer macht.

Bei der Größe gilt eine Faustregel, die viele Verkäufer überraschend selten erklären: der Auslegungsfaktor. Er beschreibt das Verhältnis von Wechselrichterleistung zu Modulleistung und liegt sinnvollerweise zwischen 0,8 und 1,0. Bei 10 kWp Modulen passt also ein Gerät mit etwa 8 bis 10 kW. Das klingt zunächst falsch, weil man ja Leistung zu verschenken scheint. In der Realität erreichen Module ihre Nennleistung unter deutschen Bedingungen aber nur an wenigen Stunden im Jahr. Eine leichte Unterdimensionierung kappt nur diese seltenen Spitzen, kostet kaum Ertrag und spart spürbar beim Gerät. Wer dagegen zu groß kauft, zahlt drauf und der Wechselrichter läuft die meiste Zeit im ineffizienten Teillastbereich.

Wirkungsgrad, und worauf die Zahl wirklich zählt #

Moderne String-Wechselrichter erreichen einen maximalen Wirkungsgrad um 98 Prozent. Aussagekräftiger als dieser Spitzenwert ist der europäische Wirkungsgrad, kurz “Euro-Eta”. Er gewichtet verschiedene Teillastpunkte so, wie sie über ein durchschnittliches mitteleuropäisches Jahr tatsächlich vorkommen. Gute Geräte liegen hier bei 96,5 bis 97,5 Prozent.

Der Unterschied zwischen einem Gerät mit 96 und einem mit 98 Prozent klingt mickrig, aber er läuft 20 Jahre lang. Bei einer 10-kWp-Anlage mit rund 10.000 Kilowattstunden Jahresertrag sind zwei Prozentpunkte etwa 200 Kilowattstunden pro Jahr. Über die Laufzeit summiert sich das, ist aber selten der entscheidende Posten. Ich würde den Wirkungsgrad nicht überbewerten und stattdessen mehr auf Garantie, Zahl der MPP-Tracker und einen seriösen Hersteller achten.

Die Sache mit der Lebensdauer und dem Tausch #

Hier liegt der ehrlichste Punkt dieses Artikels. Während die Module 25 bis 30 Jahre laufen, hält ein String-Wechselrichter im Schnitt 10 bis 15 Jahre. Elektronik, Kondensatoren und ein Lüfter altern nun einmal schneller als ein Stück Glas auf dem Dach. Ein Tausch während der Anlagenlaufzeit ist also kein Defekt, sondern eingeplante Realität. Rechnen Sie für das Ersatzgerät grob 1.000 bis 2.500 Euro plus Montage ein, dann erleben Sie nach zwölf Jahren keine böse Überraschung.

Die Herstellergarantie beträgt meist 5 bis 10 Jahre. Viele Hersteller verkaufen Verlängerungen auf 15 oder 20 Jahre. Ob sich das lohnt, hängt vom Preis ab. Bei einem Gerät, das ohnehin nur gut 1.000 Euro kostet, ist eine teure Garantieverlängerung oft das schlechtere Geschäft als eine Rücklage. Mikrowechselrichter werden gern mit 20 bis 25 Jahren Garantie beworben, was bei dezentraler Elektronik auf dem heißen Dach durchaus ein Verkaufsargument ist.

Ein praktischer Hinweis aus vielen Vor-Ort-Terminen: Stellen Sie den Wechselrichter nicht in die pralle Sonne und nicht in den heißesten Winkel des Dachbodens. Hitze ist der größte Feind der Elektronik. Ein kühler, gut belüfteter Platz im Keller oder Hausanschlussraum verlängert die Lebensdauer messbar, und das leise Summen stört dort niemanden.

Worauf ich beim Angebot konkret schaue #

Wenn ein Kunde mir ein PV-Angebot vorlegt, gehe ich beim Wechselrichter folgende Punkte durch:

• Zahl der MPP-Tracker passend zur Dachaufteilung (zwei für Ost-West).
• Auslegungsfaktor zwischen 0,8 und 1,0, nicht überdimensioniert.
• Hybridfähigkeit, falls ein Speicher kommt oder kommen könnte.
• Notstrom- oder Ersatzstromfunktion, wenn das gewünscht ist (steht selten automatisch im Angebot).
• Herkunft und Verbreitung des Herstellers, damit es in zehn Jahren noch Ersatz und Service gibt.

Etablierte Namen am deutschen Markt sind unter anderem SMA aus Niederbayern, Fronius aus Österreich sowie Huawei und GoodWe. Das ist keine Empfehlung für eine bestimmte Marke, sondern nur der Hinweis, dass ein verbreitetes Gerät im Servicefall klar im Vorteil ist gegenüber einem No-Name-Import, dessen Importeur in fünf Jahren vielleicht nicht mehr existiert.

Wer beim nächsten Angebot nur eine einzige Zahl prüfen will, dann die der MPP-Tracker. Sie verrät mehr über die Planungsqualität als jedes Hochglanz-Datenblatt.