Wechselrichter 2023: Funktion, Arten & Hersteller

Eine Photovoltaikanlage ist ein System aus mehreren Bestandteilen, das Sonnenlicht in elektrischen Strom umwandelt. Häufig kommen PV-Anlagen auf Hausdächern zum Einsatz, sie können aber auch auf anderen Dachflächen oder Freiflächen installiert werden.

Eine Photovoltaikanlage besteht aus mehreren Komponenten. Zentrale Elemente sind die Solarpanele. Sie absorbieren Sonnenlicht und wandeln es in elektrischen Strom um. Je nach Bauart benötigen die Panele eine Unterkonstruktion, auch gehört die Verkabelung zur Anlage. Wenn Strom ins öffentliche Netz gespeist wird, ist zusätzlich ein Stromzähler (zum Beispiel ein Zweirichtungszähler oder ein separater Einspeisezähler) notwendig.

Ein weiteres unverzichtbares Bauteil ist der Wechselrichter – über seine Funktion, den Aufbau und weitere Besonderheiten erfährst Du in den folgenden Kapiteln mehr.

Das ist immer noch ziemlich theoretisch. Praktischer formuliert, machen sie den Solarstrom von der Photovoltaikanlage für den Haushalt nutzbar. Der Wechselrichter in Deiner PV-Anlage sorgt also dafür, dass Fernseher, Kühlschrank und Co. mit Solarstrom laufen können. Auch für die Einspeisung ist es wichtig, dass der Strom die richtige Frequenz hat.

Da es Wechselrichter für unterschiedliche Anwendungen gibt, hat sich für die Bauteile im Bereich der Photovoltaik auch der Begriff Solarwechselrichter etabliert. Die Geräte zeichnen sich zum Beispiel dadurch aus, dass sie weitere Technik beinhalten, die für die Gewinnung von Solarstrom wichtig ist.

Das klingt im ersten Moment unpraktisch, allerdings hat Wechselstrom auch einige technische Vorteile, insbesondere für das Stromnetz. So sind die Weiterleitung und die Transformation von Wechselstrom unproblematisch und verlustarm. Zudem eignet er sich für verschiedene elektrische Geräte gut. So kam es, dass Wechselstrom der typische Netzstrom wurde. 

Alle Steckdosen im Haus, die ans Stromnetz angeschlossen sind, liefern Wechselstrom. Auch Generatoren in Kraftwerken erzeugen Wechselstrom. Folglich nutzen auch alle Haushaltsgeräte Wechselstrom. Photovoltaik hingegen liefert, bedingt durch den Aufbau und die Funktion einer Solarzelle, Gleichstrom. Damit der im Haushalt genutzt werden kann, ist eine Umwandlung nötig. Und genau dafür ist der Wechselrichter zuständig.

Um die Funktionsweise zu verstehen, ist etwas Hintergrundwissen nötig. Die Leistung ist das Produkt aus Spannung und Stromstärke. Die Spannung und Stromstärke eines Strings (Reihenschaltung von Solarpanelen) sind variabel, sie hängen vor allem von der Temperatur und der Lichtintensität ab. Dadurch variiert auch der MPP. Der MPP-Tracker am Wechselrichter regelt Strom und Spannung so, dass sich die größte Leistung ergibt.

Die Umwandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom ist die Pflichtaufgabe für Wechselrichter. Damit sorgen sie dafür, dass Du Deinen Solarstrom im Haushalt nutzen kannst.

In den Wechselrichter ist eine sogenannte ENS integriert. Hinter der Abkürzung verbirgt sich ein langer Name: Einrichtung zur Netzüberwachung mit zugeordneten Schaltorganen. Die Funktionsweise ist hingegen schnell erklärt: Die ENS sorgt dafür, dass Deine Anlage vom Netz getrennt wird, wenn Fehlerströme oder andere Probleme auftreten. Das schützt zum einen das Netz, zum anderen Deine Technik.

Wie bereits erwähnt, ist bei den meisten Wechselrichtern ein MPP-Tracker integriert. Der sorgt dafür, dass die Anlage am aktuellen Leistungsoptimum arbeitet. Oder anders ausgedrückt: dass Du möglichst viel Strom gewinnst. Mehr dazu erfährst Du in unserem Ratgeber zum MPP-Tracker.

Der Wechselrichter ist mit verschiedenen Sicherheitseinrichtungen versehen. Eine davon ist der Trennschalter, der seit 2006 vorgeschrieben ist. Er trennt die Gleichstromseite sicher ab, ohne dass ein Lichtbogen entsteht. Das ist bei der Wartung hilfreich und bietet bei Bränden Sicherheit.

Bei Wechselrichtern für Photovoltaikanlagen gibt es zwei unterschiedliche Bauweisen: einphasige und dreiphasige Wechselrichter. Der Hintergrund ist technisch.

In Deutschland ist es so, dass das Stromnetz dreiphasig konzipiert ist. Dreiphasig bedeutet, dass drei stromführende Leiter vorhanden sind. Dadurch lässt sich mehr Strom effizienter übertragen. Am Hausanschluss wird davon eine Phase abgenommen, mit der die elektrischen Geräte versorgt werden. Wird nun umgekehrt Strom produziert, reicht es für die Nutzung im eigenen Haushalt aus, wenn dieser einphasig ist. Bei der Einspeisung gibt es allerdings Probleme mit einphasigem Strom. Zwar lässt sich dieser entsprechend ins Netz übertragen, allerdings entsteht dadurch eine Asymmetrie, da nur eine der drei Phasen gespeist wird. Um das zu vermeiden, gibt es Dreiphasen-Wechselrichter. Sie erzeugen dreiphasigen Wechselstrom.

Eine Pflicht, diese etwas größeren Dreiphasen-Wechselrichter zu verwenden, gibt es nur für große Anlagen ab 4,6 Kilovoltampere (kVA). Trotzdem ist es meist auch bei kleineren Dachanlagen sinnvoll, dreiphasige Wechselrichter zu nutzen. Sie entlasten das Stromnetz, sodass problemlos viele Haushalte Solarstrom einspeisen können. Im Einzelfall kommt es auf die Installation vor Ort an.

Modulwechselrichter werden auch als Mikrowechselrichter bezeichnet. Sie wandeln den Strom eines einzelnen Moduls in Wechselstrom um. Dadurch sind sie kleiner und können mit einem MPP-Tracker jedes einzelne Modul optimieren. 

Das klingt sehr vorteilhaft – es gibt allerdings auch einen Nachteil. Modulwechselrichter sind in der Regel weniger leistungsstark und weniger effizient. Sie kommen daher vor allem bei Anlagen zum Einsatz, bei denen String-Wechselrichter nicht sinnvoll sind. Das sind zum einen kleine Balkonkraftwerke, zum anderen „verwinkelte“ PV-Anlagen, bei denen die Solarpanele unterschiedlich ausgerichtet sind.

String-Wechselrichter wandeln den Strom eines Strings um. Ein String ist eine Gruppe von Solarpanelen ähnlicher Leistung, die in einer Reihe zusammengeschaltet werden. Eine Aufdachanlage besteht meistens aus mehreren Strings. Warum ist das vorteilhaft? Das hat mit dem MPP zu tun, dem Leistungsoptimum. In einer Reihenschaltung bestimmt das schwächste Glied den MPP. Wenn alle Module zentral zusammengefasst werden, bedeutet das häufig Verluste, weil einzelne Module verschattet sind. Eine Aufteilung in Strings löst dieses Problem. 

Anstelle mehrere String-Wechselrichter kommen oft sogenannte Multistring-Wechselrichter zum Einsatz (s. nächster Abschnitt). Noch effizienter kann es in besonderen Fällen sein, einen Leistungsoptimierer für jedes einzelne Modul zu nutzen. Allerdings sind die Kosten dafür höher.

Eine Variante der String-Wechselrichter sind Multistring-Wechselrichter. Sie sind in der Lage, den Strom mehrerer Strings in einem Gerät zu verarbeiten. Dafür verfügen sie über mehrere MPP-Tracker, passend zur Anzahl der Strings. Diese Technik bietet sich an, wenn wenig Platz vorhanden ist oder wenn die Solarmodule unterschiedlich ausgerichtet sind.

Wenn Du einen Stromspeicher betreiben möchtest, brauchst Du theoretisch zwei Wechselrichter. Einen, der den Strom auf dem Weg zwischen PV-Anlage und elektrischen Verbrauchern umwandelt. Und einen speziellen Batteriewechselrichter für die Batterie, denn die Batterie wird mit Gleichstrom geladen und liefert diesen beim Entladen.

Hybrid-Wechselrichter vereinen beides in einem Gerät. Sie wandeln den Strom der Photovoltaikanlage und der Batterie je nach Bedarf um. Zum Teil sind Batterien direkt ins Gehäuse integriert, Hybrid-Wechselrichter lassen sich aber auch mit einem externen Stromspeicher betreiben. Der Vorteil besteht in der unkomplizierten Nutzung von Solarstrom und einem Batteriespeicher.

Inselwechselrichter sind speziell für Inselanlagen konzipiert – also nicht für die Einspeisung von Strom ins Netz. Sie kommen zum Beispiel in Wohnmobilen mit Solarmodulen zum Einsatz, eignen sich aber auch für kleine Inselkraftwerke, etwa auf dem Balkon oder im Garten.

Du möchtest einen Wechselrichter kaufen? Dann gibt es verschiedene Kriterien, mit deren Hilfe Du das passende Gerät findest. Ganz wichtig ist es, die richtige Geräteklasse zu wählen: Brauchst Du einen String-Wechselrichter oder einen Hybrid-Wechselrichter? Soll er einphasig oder dreiphasig sein? Wenn diese Fragen geklärt sind, kannst Du Dich den folgenden Aspekten widmen.

Der Wechselrichter wandelt Gleichstrom in Wechselstrom um – aber nicht zu 100 %. Ein kleiner Teil des Stroms geht verloren, überwiegend in Form von Abwärme. Selbstverständlich ist es wünschenswert, dass dieser Verlust so gering wie möglich ist. Daher forschen die Herstellenden an immer besseren Wechselrichtern. Moderne Modelle erreichen einen Wechselrichter-Wirkungsgrad von bis zu 98 %.

Wenn Du beim Kauf des Wechselrichters auf den Wirkungsgrad achtest, kannst Du, auf die Laufzeit der PV-Anlage gerechnet, etliche Kilowattstunden gewinnen.

Wechselrichter gehören zu den Bauteilen der Solaranlage, die stark beansprucht werden. Daher haben sie nur eine begrenzte Nutzungsdauer. Je nach Modell kannst Du von etwa 10 bis 15 Jahren ausgehen, die ein Wechselrichter funktioniert. Danach empfiehlt sich ein Austausch. Der ist ohne großen technischen Aufwand möglich, sollte aber von Fachpersonal durchgeführt werden.

Die Garantie für Wechselrichter, die von Herstellern gewährt wird, beträgt meistens zwei oder fünf Jahre. Manchmal gibt es die Möglichkeit, eine Garantieverlängerung abzuschließen. Zu unterscheiden ist zwischen freiwilliger Herstellergarantie und gesetzlich vorgeschriebener Gewährleistung. Die Gewährleistung bezieht sich auf die Installation und umfasst damit auch den Wechselrichter. Sie läuft ebenfalls zwei oder fünf Jahre.

Es gibt eine Reihe von Leistungstests und Prüfnormen, die für Wechselrichter vorgeschrieben sind. Dazu zählen eine Prüfung der elektrischen Sicherheit (IEC/EN/UL 62109-1/-2) und der elektromagnetischen Verträglichkeit. Außerdem gibt es Tests zur Effizienz, zu Umweltanforderungen, über die Zuverlässigkeit und weitere. In Deutschland werden Wechselrichter zum Beispiel vom TÜV zertifiziert. Beim Kauf ist es wichtig, dass der Wechselrichter in Deutschland zugelassen ist. Wenn Du bei verlässlichen Fachhändler*innen kaufst, sollten nur entsprechende Geräte im Angebot sein. Weitere Zertifikate können Dir zusätzliche Vorteile aufzeigen, etwa eine hohe Effizienz.

Die IP-Schutzart gibt Auskunft, unter welchen Umweltbedingungen ein elektrisches Gerät genutzt werden kann. Du findest diese Angabe in Form von zwei Ziffern, zum Beispiel IP44. Die erste Ziffer gibt an, wie gut das Gerät gegen Eindringen von Feststoffen (Staub) geschützt ist, die zweite bezieht sich auf den Schutz gegen Feuchtigkeit. Je höher die Ziffer, umso besser der Schutz. Wechselrichter haben häufig die Schutzklasse IP65 (vollständiger Schutz gegen Eindringen von Staub und Schutz gegen Niederdruckwasser).

Es gibt verschiedene Hersteller, die Wechselrichter im Angebot haben. Zum Teil bieten sie ein umfassendes Portfolio, zum Teil spezielle Geräte für besondere Anforderungen. Hier siehst Du eine Auflistung bekannter Hersteller.

Enphase ist ein Hersteller aus den USA. Sein Spezialgebiet sind Modulwechselrichter (Mikrowechselrichter). Vom gleichen Hersteller gibt es auch Solarbatterien und
Ladetechnik für E-Autos.

Fronius stammt aus Österreich und bedient das Premiumsegment für Wechselrichter. Der Marktanteil ist preisbedingt nicht so hoch, dafür gibt es ein großes Angebot verschiedener Serien wie Agilo, CL, Galvo, IG und Symo.

Growatt ist ein vergleichsweise junges Unternehmen aus China, das 2010 gegründet wurde. Es bietet ein breites Sortiment von Technik zur Nutzung erneuerbarer Energien, darunter Wechselrichter.
Mittlerweile werden Komponenten von Growatt in
mehr als 180 Ländern genutzt. Die Preise gelten als günstig.

Huawei aus China gehört zu den Marktführern für Wechselrichter. Gut jeder zehnte Wechselrichter stammt von diesem Hersteller. Das ist nicht das einzige Merkmal. Huawei-Wechselrichter erreichen zudem hohe Wirkungsgrade und bieten oft viel zusätzliche Technik.

Kostal ist ein deutscher Hersteller von Wechselrichtern. Eine Besonderheit der Marke ist, dass alle Geräte mit mindestens zwei MPP-Trackern ausgestattet sind. Die Angebotspalette
ist insgesamt sehr groß. Das Unternehmen aus
Freiburg hat Hybrid-Wechselrichter, Solarwechselrichter
und Batterie-Wechselrichter im Portfolio.
Außerdem bietet es smarte Monitoring-Software an.

SMA-Wechselrichter stammen ebenfalls von einem Hersteller aus Deutschland. Hierzulande gehört das Unternehmen auch zu den Marktführern. Entsprechend groß ist die Auswahl. Es gibt verschiedene Geräte für netzgekoppelte Anlagen sowie für Inselanlagen.

Solaredge ist ein Wechselrichter-Hersteller aus Israel. Obwohl erst 2006 gegründet, gehört das Unternehmen zu den größten Anbietern für Wechselrichtertechnik. Die Geräte sind alle
mit einem MPP-Tracker-Modul ausgestattet.

SolaX stammt ebenfalls aus China und bietet preiswerte Wechselrichter für verschiedene Einsatzzwecke an. Interessant ist die Garantie, die für zehn Jahre gewährt wird.

Sungrow stammt aus China und hat sich als forschendes Unternehmen einen Namen gemacht. So gibt es Sungrow-Wechselrichter nicht nur für Dachanlagen, sondern auch für
viele innovative Projekte, etwa für
schwimmende Solarkraftwerke.

Bevor es darum geht, den Wechselrichter zu installieren, stellt sich die Frage: Wo kommt er hin? Ein Unterschied besteht zwischen Modul- und String-Wechselrichtern. Modulwechselrichter werden direkt am Modul montiert. String-Wechselrichter können auch räumlich getrennt davon montiert werden.

Grundsätzlich muss ein String-Wechselrichter nicht unmittelbar neben der Anlage installiert sein, auch wenn das Vorteile bringt (kurze DC-Stromleitung, Übersichtlichkeit der Anlage). Da das Gerät Abwärme und Geräusche erzeugt, sollte es möglichst außerhalb der Wohnräume eingesetzt werden. Häufig findet sich im Keller, im Hauswirtschaftsraum oder unter dem Dach ein geeigneter Platz. Im Detail gibt es Vorschriften, was den Abstand zu bestimmten Bauteilen wie der Decke anbelangt.

Die Installation des Wechselrichters nehmen Fachkräfte für Elektrotechnik vor. Die Installation erfolgt in der Regel hängend. Wichtig ist, bei der Verkabelung auf Kabel mit ausreichend großem Innenquerschnitt zu achten – so geht möglichst wenig Strom durch Innenwiderstände verloren.

Eine grundsätzliche Wartungspflicht gibt es für den Wechselrichter nicht. Allerdings empfiehlt es sich, die Anlage in Intervallen von einigen Jahren zu prüfen. Mit Monitoring-Technik lassen sich die wichtigsten Kennzahlen auch stetig überwachen. Wenn die Anlage deutlich unter früheren Werten zurückbleibt, ist möglicherweise ein Defekt die Ursache. Zudem ist der Wechselrichter als beanspruchtes Bauteil einer technischen Alterung unterworfen. Eine Wartung liefert Erkenntnisse darüber, wann der Wechselrichter ausgetauscht werden sollte. In der Regel halten Wechselrichter etwa 10 bis 15 Jahre.