Mikrowechselrichter: Funktionsweise, Vorteile und Einsatzmöglichkeiten

Wechselrichter sind bei einer Photovoltaik-Anlage eine entscheidende Komponente, ohne diese sich der erzeugte Gleichstrom der Solarmodule nicht in Wechselstrom umwandeln lässt. Dabei spielt die Größe der Anlage keine Rolle. Ein Wechselrichter wird immer benötigt, sobald Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden muss. Ein bestimmter Typ ist dabei der Mikrowechselrichter oder auch der Modulwechselrichter. Dieser Mikro- bzw. Modulwechselrichter bildet die Basis vor allem bei kleineren Solaranlagen und Balkonkraftwerken.
Welche Aufgabe und Funktion ein Mikrowechselrichter hat sowie welche Vorteile er gegenüber einem Wechselrichter bietet, erfahren Sie in unserem Expertenbeitrag. 

Umwandlung von Gleichstrom in Wechselstrom

Ein Merkmal bei der Leistung einer Solaranlage ist der Wechselrichter. Aber warum werden bei einer PV-Anlage überhaupt Wechselrichter benötigt? Das liegt vereinfacht ausgedrückt daran, dass im laufenden Betrieb einer Photovoltaikanlage zwei verschiedene Arten von Strom aufeinandertreffen, die nicht miteinander kompatibel sind.

So erzeugen die Solarmodule physikalisch bedingt Gleichstrom (DC). Das haushaltsübliche Stromnetz läuft aber mit Wechselstrom (AC). Damit der von den Solarmodulen erzeugte Gleichstrom überhaupt verwendet werden kann, muss dieser von einem Wechselrichter in Wechselstrom umgewandelt werden.

Die Aufgabe von Wechselrichtern

Ein Wechselrichter verdankt im Prinzip seinen Namen von der Aufgabe der Stromumwandlung: Bei Gleichstrom fließt der Strom (genauer gesagt die Ladungsträger) in eine bestimmte Richtung. Beim Wechselstrom ändern die Ladungsträger regelmäßig ihre Richtung.

Der Wechselrichter hat die Aufgabe, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Es gibt auch Wechselrichter, die die Aufgabe umgekehrt vollführen könnten, aber die sind für die Nutzung einer PV-Anlage nicht relevant. Vom Aufbau her besteht ein Wechselrichter aus einem Gleichrichter, einem Inverter und einem Zwischenkreis.

Das Funktionsprinzip des Gleichrichters

Der Gleichrichter wandelt den Gleichstrom der Solarmodule in eine pulsierende Gleichspannung um. Diese wird anschließend im Zwischenkreis zwischengespeichert. Im letzten Schritt wandelt der Inverter die Gleichspannung in eine Wechselspannung um. Die Wechselspannung ist nach diesem Schritt dafür geeignet, in das öffentliche Stromnetz und das eigene Hausnetz eingespeist zu werden.

Unterschied zwischen einem zentralen Solarwechselrichter und Mikrowechselrichter

Ein Mikrowechselrichter, im englischen unter Microinverter bekannt, hat prinzipiell dieselbe Aufgabe wie ein Stringwechselrichter. Der Unterschied liegt darin, dass er nicht zentral an einem Ort installiert wird, sondern ein Mikrowechselrichter wird direkt einzelnen an jedem Solarmodul installiert. Daher oft auch der Name Modulwechselrichter.

Der Unterschied in der Verkabelung zwischen String-Wechselrichtern und Mikrowechselrichtern ist deutlich. Bei String-Wechselrichtern werden mehrere Solarmodule hintereinandergeschaltet, sodass der von ihnen erzeugte Gleichstrom (DC) gesammelt und über spezielle Hochspannungskabel zu einem zentralen Wechselrichter geleitet wird. Dieser Solarwechselrichter wandelt den Gleichstrom in Wechselstrom (AC) um, der dann ins Hausnetz eingespeist wird. Beim Mikrowechselrichter wird der Gleichstrom eines jeden Moduls direkt am Modul in Wechselstrom umgewandelt.

Ferner bietet die Modulwechselrichter-Technologie noch den Vorteil, dass diese die Leistung der PV-Anlagen optimieren kann. Obwohl im Wechselrichter üblicherweise die MPPT-Technologie zum Einsatz kommt, sind Gesamteffizienz und Leistung geringer als bei einem Solarprojekt mit Mikrowechselrichter. Der Grund dafür ist, dass der String-Wechselrichter die Leistungsoptimierung nicht direkt von den Quellen aus durchführen kann und deshalb anfälliger für Leistungseinbußen einzelner Module aufgrund von Verschattungseffekten oder anderen Fehlfunktionen ist.

Sie möchten mehr über String-Wechselrichter und Hybrid-Wechselrichter in der Anwendung mit Solaranlagen erfahren? Hier gelangen Sie zu unserem Ratgeber rund um die Photovoltaik mit vielen nützlichen Informationen.

Vorteile von Mikrowechselrichter

Mikro-Wechselrichter (wie etwa von Hoymiles oder Enphase) sind besonders effizient, weil sie eine Reihe von technischen Vorteilen bieten, die ihre Leistung maximieren. Einer der Hauptgründe für ihre Effizienz ist die individuelle Maximierung der Modulleistung, die Minimierung von Leistungsverlusten und eine verbesserte Überwachung mit Fehlerdiagnose.

✅ Verbesserte Effizienz
Da Mikrowechselrichter auf Solarpanel-Basis arbeiten, wandeln und optimieren sie die Leistung für jedes einzelne Modul um. Es kommt zu keinen Leistungseinbußen, die beispielsweise durch Verschattung entstehen könnten. Ein enormer Vorteil bei Solaranlagen mit häufigen Verschattungen oder unterschiedlichen Ausrichtungen der Module. Jeder einzelne Mikrowechselrichter sorgt per Maximum Power Point Tracking (MPPT) dafür, dass das angeschlossene Modul optimale Leistung liefert.

✅ Komfortable Überwachungsfunktion
Die Parameter der PV-Anlage können über den Mikrowechselrichter (z. B. per WLAN) abgerufen werden. Damit ist dem Nutzer sofort ersichtlich, wenn der Mikrowechselrichter oder die Anlage nicht ordnungsgemäß funktionieren. Probleme können dadurch frühzeitig erkannt und behoben werden. Die Überwachung und Steuerung der einzelnen Solarmodule sind durch die Modulwechselrichter gegeben.

✅ Stromsparender Betrieb
Ein weiteres Merkmal von Modulwechselrichtern ist der stromsparende Betrieb. Im Gegensatz zu den großen Wechselrichtern, die bei großen Photovoltaik-Anlagen verbaut sind, schaltet sich der kleine Mikro-Wechselrichter ab, sobald von den Solarmodulen kein Gleichstrom mehr fließt. Das ist beispielsweise nachts der Fall, sodass der Modulwechselrichter dann ausgeschaltet ist.

✅ Hohe Flexibilität
Soll später ein zusätzliches Solarpanel mit einem gepaarten Mikrowechselrichter hinzugefügt werden, stellt dies kein Problem dar.

✅ Mehr Sicherheit
Im extrem seltenen Fall eines Wohnungs- bzw. Hausbrandes schaltet sich die Photovoltaik-Anlage mit Mikro-Wechselrichter dank dem integrierten Netz- und Anlagenschutz blitzschnell selbst ab. Es entstehen keine hohen Spannungen mit bis zu 1.500 Volt, da der Mikro-Wechselrichter den Gleichstrom direkt an der Quelle in 230 Volt Wechselstrom umwandelt. 

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Anwendungsgebiete von Mikro-Wechselrichter

Mikrowechselrichter können überall eingesetzt werden. Die Größe der Photovoltaikanlage spielt dabei keine Rolle. Ebenso ermöglichen die Geräte eine individuelle Anpassung jedes Solarmoduls, unabhängig von der Dachneigung. Egal, ob Ein- oder Mehrfamilienhaus: Mit Modulwechselrichtern lässt sich jede Solaranlage weiter optimieren.

Mikro-PV-Anlagen wie Balkonkraftwerke profitieren besonders durch die Mikrowechselrichter-Technologie.

Die Bundesregierung hat im Solarpaket 1 festgelegt, dass Balkonkraftwerke mit einer Leistung von bis zu 800 Watt in das Stromnetz einspeisen dürfen. Diese Maßnahme soll dazu beitragen, den Ausbau erneuerbarer Energien voranzutreiben und die dezentrale Energieerzeugung zu fördern. Balkonkraftwerke sind kleine Solaranlagen, die auf Balkonen oder Terrassen installiert werden können und dazu beitragen, den eigenen Stromverbrauch zu decken. Indem sie überschüssigen Strom ins Netz einspeisen, können sie auch zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen. Diese Regelung ist Teil der Bemühungen der Bundesregierung, den Anteil erneuerbarer Energien am Energiemix zu erhöhen und die Energiewende voranzutreiben.

In Zukunft sollen Balkonkraftwerke offiziell auch an herkömmlichen Schuko-Steckdosen betrieben werden können, anstatt an einer Wieland-Steckdose, die von einem Elektriker installiert werden muss (Stand Juli 2024). Bis zum Ende des Jahres 2024 soll eine Produktnorm für Mini-Solaranlagen festgelegt werden, die diese Regelung enthält. Die Verbraucherzentrale empfiehlt zudem, darauf zu achten, dass die Hersteller den DGS-Sicherheitsstandard einhalten. Dies soll die Sicherheit und den reibungslosen Betrieb der kleinen Solaranlagen gewährleisten. 

Wie man ein Balkonkraftwerk anmeldet, erfahren Sie im folgenden Beitrag.

Beim Einsatz von Mikrowechselrichtern profitieren auch Besitzer von sehr unregelmäßigen Dachflächen. Auch, wenn das Dach in Teilen beschattet oder bebaut ist, können Mikrowechselrichter sinnvoll eingesetzt werden.

Im landwirtschaftlichen oder gewerblichen Bereich profitieren Nutzer durch die modulare Erweiterbarkeit. So tragen Mikrowechselrichter dazu bei, dass die Anlagen kostengünstig immer weiter erweitert werden können.

Installation & Wartung von Mikro-Wechselrichter

Die Installation von Mikrowechselrichtern hat bei einer Solaranlage mehrere Vorteile. Er bietet viel Flexibilität bei der Installation und Planung. Man muss keine komplizierten Verkabelungen vornehmen, um mehrere Solarmodule miteinander zu verbinden. Auch ein spezielles Hochspannungskabel wird nicht benötigt.

Die einfache Installation ist besonders für Heimwerker, die ein Balkonkraftwerk selbst anschließen möchten, ein enormer Pluspunkt. Die Installation einer Mini Solar-Anlage erfolgt „Stecker fertig“, das heißt, der Strom wird einfach über einen Schuko-Stecker (Haushaltsstecker) in das Hausnetz eingespeist.

Je nach Hersteller lässt sich eine bestimmte Anzahl an Mikro-Wechselrichtern in Reihe schalten. Genaue Information darüber kann aus der jeweiligen Installationsanleitung entnommen werden.

Im laufenden Betrieb sind die Geräte nahezu wartungsfrei. Die Parameter der Anlage können über den Mikrowechselrichter (z. B. per WLAN) abgerufen werden. Damit ist dem Nutzer sofort ersichtlich, wenn der Mikrowechselrichter oder die Anlage nicht ordnungsgemäß funktionieren. Probleme können dadurch frühzeitig erkannt und behoben werden.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Mikrowechselrichter nicht nur ideal für die Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom sind, sondern auch bei der Steuerung und Überwachung Pluspunkte sammeln. Im Vergleich zu den größeren Geräten wie den String-Wechselrichtern bieten sie viele Vorteile in puncto Effizienz, Effektivität und Nachhaltigkeit. Sie arbeiten zuverlässig, fallen selten aus und können auch von Heimwerkern installiert werden. Außerdem ermöglichen sie eine modulare Erweiterung der Photovoltaikanlage.

Bei den Investitionskosten sind sie in Bezug auf die Leistung im Vergleich zu großen String-Wechselrichtern augenscheinlich etwas teurer. Dieser Effekt wird jedoch meistens durch die Leistungssteigerung der gesamten Anlage und den damit verbundenen Kosteneinsparungen wettgemacht.
Das trifft vor allem auf Besitzer von Dächern zu, die unregelmäßig sind oder oft verschattet werden. Auch überall dort, wo kein Platz für viele Solarmodule ist, sind Mikrowechselrichter ideal. Sie bieten hierbei nicht nur eine gute Alternative, sondern optimieren die Solaranlagen auch, da jedes Solarmodul unabhängig arbeiten kann.

Abschließend lässt sich festhalten, dass Mikrowechselrichter je nach Modell umfangreiche Steuer- und Kontrollmöglichkeiten bieten. Damit kann der Nutzer seine Anlage perfekt überwachen und weiter optimieren. Beim Ausbau der eigenen Solar-Anlage kommt dieser Aspekt besonders zum Tragen.
Ebenso bei der Wartung und Störbehebung ist eine genaue Kontrolle der Anlage wichtig. Die hohe Ausfallsicherheit rundet das breite Repertoire ab. Die hohe Störsicherheit lässt sich vor allem durch die geringere Strommenge erklären, die Mikrowechselrichter im Vergleich zu großen Geräten verarbeiten müssen. Bei einer geringeren Strommenge kommt es automatisch zu einer geringeren Hitzeentwicklung, was die Lebensdauer des Mikrowechselrichters erhöht.

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Häufige Fragen und Antworten zum Thema Mikrowechselrichter

Die Mikro-Wechselrichter zählen auf dem Solarmarkt als Innovation. Sie sind erst seit einigen Jahren auf dem Markt und konkurrieren mit größeren Wechselrichtern. Deshalb haben wir für Sie hier die wichtigsten Fragen rund um das Thema Modul- bzw. Mikrowechselrichter zusammengestellt. Bei weiteren Fragen können Sie uns gern telefonisch oder über unser Kontaktformular kontaktieren.

Ist ein normaler Wechselrichter oder ein Mikrowechselrichter bei einer PV-Anlage besser?

Die Unterschiede liegen in der Leistungsfähigkeit der Geräte. Wer eine große Solaranlage betreiben möchte, benötigt dafür einen leistungsfähigen Wechselrichter. Nur so kann die große Menge an Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt werden. Hierbei kommen Anwendungen im Bereich des Gewerbes oder auf großen landwirtschaftlichen Flächen (z. B. Solarparks) infrage.

Wer hingegen eine kleine Solaranlage privat betreiben oder in seinem Gewerbe noch eine freie Dachfläche besitzt und diese mit Photovoltaik ausstatten möchte, ist mit einem Mikrowechselrichter bestens bedient. Dieser ist für kleine Solaranlagen konzipiert und dient in erster Linie Privathaushalten, die nur eine kleine Anzahl an Solarmodulen haben.

Wie viele PV-Module können an einen Mikrowechselrichter angeschlossen werden?

Als Faustregel kann gesagt werden: Es wird bei der Installation von Mikrowechselrichtern je ein Solarmodul pro Wechselrichter angeschlossen. Die genaue Anzahl der Solarmodule variiert jedoch je nach Modell des Mikrowechselrichters. Die einzelnen Hersteller haben hier unterschiedliche Geräte auf den Markt gebracht, die verschiedene Möglichkeiten zum Anschluss von Solarmodulen bieten. Es sind je nach Ausführung auch zwei oder mehr Solarmodule pro Wechselrichter möglich.
Bei Balkonkraftanlagen kommen häufig zwei PV-Module auf einen Mikro-Wechselrichter. Zuletzt spielt auch die Größe des Mikrowechselrichters eine Rolle, wie viele Solarmodule an einen Wechselrichter angeschlossen werden können.

Wie viele Module darf ein Balkonkraftwerk haben?

In der Regel hat ein großes Balkonkraftwerk bis zu vier Solarmodule. Die exakte Größe eines Balkonkraftwerks ist durch den Gesetzgeber auf eine Leistung von maximal 800 Watt beschränkt. In dieser Leistungsklasse kann jeder seine Balkonkraftanlage selbst in Betrieb nehmen und anmelden. Dadurch ist sichergestellt, dass das Stromnetz vor Überlastung geschützt wird. Es gibt auch Balkonkraftanlagen, die diese Leistung bereits mit nur zwei Solarmodulen erreichen. 

Welcher Wechselrichter ist für eine Mini PV-Anlage ideal?

Bei kleinen Photovoltaikanlagen sind Mikrowechselrichter die ideale Wahl. Das liegt zum einen an der einfachen Installation und der Flexibilität. Andererseits aber auch am wartungsfreien Betrieb. Hinzukommen die Sicherheit und die Zuverlässigkeit der Geräte.

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