Beim Thema Photovoltaikanlagen spielt der Wechselrichter eine zentrale Rolle. Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in unserem Stromnetz genutzt wird. Es gibt verschiedene Arten von Wechselrichtern, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile mit sich bringen. Hier erklären wir die Unterschiede zwischen Netztrafo-Wechselrichtern, trafolosen Wechselrichtern, HF-Trafo-Wechselrichtern und Multi-Wechselrichtern.
1. Netztrafo-Wechselrichter (mit Netztransformator)
Ein Netztrafo-Wechselrichter enthält einen Transformator, der die Gleichspannung in Wechselspannung umwandelt. Dieser Transformator sorgt für eine galvanische Trennung zwischen der Gleichstrom- und der Wechselstromseite, was zusätzliche Sicherheit bietet.
Vorteile:
- Galvanische Trennung: Durch die Isolation zwischen DC und AC wird ein hohes Maß an Sicherheit gewährleistet.
- Anpassungsfähigkeit: Der Wechselrichter kann besser mit unterschiedlichen Netzspannungen und Frequenzen umgehen.
- EMV-Filterung: Transformatoren helfen dabei, elektromagnetische Störungen (EMV) zu reduzieren.
Nachteile:
- Größe und Gewicht: Transformatoren machen den Wechselrichter schwerer und größer, was die Installation komplizierter machen kann.
- Effizienz: Der Transformator kann zusätzliche Verluste verursachen, was die Effizienz des Systems verringert.
- Kosten: Die zusätzlichen Komponenten erhöhen die Kosten des Wechselrichters.
2. Trafoloser Wechselrichter
Ein trafoloser Wechselrichter verzichtet auf den Transformator und wandelt die Gleichspannung direkt in Wechselspannung um.
Vorteile:
- Effizienz: Da keine Transformatorverluste auftreten, ist die Effizienz höher.
- Kompakt und leicht: Der Wechselrichter benötigt weniger Platz und ist leichter, was die Installation erleichtert.
- Kosten: Weniger Komponenten führen zu geringeren Kosten.
Nachteile:
- Sicherheit: Es gibt keine galvanische Trennung, was zusätzliche Sicherheitsmaßnahmen erfordert.
- EMV-Filterung: Höhere Anforderungen an EMV-Filter, um Störungen zu minimieren.
- Anpassungsfähigkeit: Weniger flexibel bei unterschiedlichen Netzspannungen und Frequenzen.
- Keine Überlastfähigkeit: Bei hohen Lasten kann die Leistungsfähigkeit eingeschränkt sein.
3. HF-Trafo-Wechselrichter (Hochfrequenz-Transformator)
Ein HF-Trafo-Wechselrichter verwendet einen Hochfrequenztransformator, der mit einer höheren Frequenz arbeitet als herkömmliche Transformatoren.
Vorteile:
- Effizienz: Bessere Effizienz als Netztransformatoren, da HF-Transformatoren kleiner sind und weniger Verluste haben.
- Kompakt und leicht: Der Wechselrichter benötigt weniger Platz und ist leichter.
- Galvanische Trennung: Bietet Sicherheit durch Isolation zwischen DC und AC.
Nachteile:
- Komplexität: Die HF-Technologie kann komplexer und empfindlicher sein.
- Kosten: Höhere Kosten als trafolose Wechselrichter, aber oft günstiger als Netztrafo-Wechselrichter.
- EMV-Filterung: Erfordert sorgfältige EMV-Filterung wegen der hohen Betriebsfrequenz.
- Keine Überlastfähigkeit: Bei hohen Lasten kann die Leistungsfähigkeit eingeschränkt sein.
4. Multi-Wechselrichter (mit externen Ladereglern und Netztransformator)
Ein Multi-Wechselrichter kombiniert mehrere Funktionen und arbeitet oft mit externen Ladereglern, die separate Einheiten sind, um die Batterien zu verwalten und zu laden.
Vorteile:
- Flexibilität: Kann mehrere Energiequellen (z. B. Solar, Wind, Netz) kombinieren und verwalten.
- Modularität: Externe Laderegler können spezifisch für verschiedene Module angepasst werden.
- Skalierbarkeit: Einfach erweiterbar, da Komponenten austauschbar und erweiterbar sind.
- Galvanische Trennung: Bietet Sicherheit durch Isolation zwischen DC und AC.
- EMV-Filterung: Transformatoren helfen, elektromagnetische Störungen (EMV) zu reduzieren.
- Anpassungsfähigkeit: Kann besser mit unterschiedlichen Netzspannungen und Frequenzen umgehen.
- Überlastfähigkeit: Der Wechselrichter kann hohe Lasten handhaben.
- Schieflastfähigkeit: Kein Problem bei asymmetrischen Lasten.
- Hohe Ausfallsicherheit: Durch den modularen Aufbau ist das System sehr ausfallsicher.
- Hohe Flexibilität: Kann mit verschiedenen Batteriesystemen und Energiequellen kombiniert werden.
- Schwarzstartfähig: Kann selbst bei vollständiger Netzlast eigenständig starten.
- Offene Software: Erlaubt Anpassungen und individuelle Einstellungen.
- Einzelphasenregelung: Jede Phase kann einzeln reguliert werden, was den Blindstromanteil verringert und Kosten spart.
Nachteile:
- Komplexität: Höhere Installations- und Wartungskomplexität durch mehrere Geräte.
- Kosten: Initial höhere Kosten durch den Kauf mehrerer separater Komponenten.