Mikro-Wechselrichter, die Technologierevolution im Bereich der Photovoltaik

Autor/Redakteur: Daniel Stadtmann/gg

Aktuell suchen Hauseigentümer mehr denn je nach Möglichkeiten, regenerative Energien zu nutzen, nicht zuletzt mit dem Ziel, weniger abhängig von „dreckigen“ Rohstoffen aus Krisengebieten oder totalitären Staaten zu sein. Interessierten bieten sich hier etliche Möglichkeiten. Weil nur Wenige über ein Grundstück verfügen, das die Installation eines Windkraftwerks erlaubt, kommen vor allem Wärmepumpen und Solarenergie in Betracht, die sich gegebenenfalls auch kombinieren lassen. Selbst, wenn sich ein Eigentümer für Solarenergie entschieden hat, bleibt noch die Wahl zwischen Solarthermie und Photovoltaik.

Bild: Enphase Energy

Bei Solarthermie wird Sonnenstrahlung in thermische Energie umgesetzt. Hierfür wird in der Regel Betriebswasser (auch Brauchwasser genannt) in Kollektoren erhitzt. Das erwärmte Betriebswasser kann dann zum Duschen, Waschen, Spülen oder zum Heizen verwendet werden. Bei der Photovoltaik wird durch Sonneneinstrahlung Strom erzeugt, der dann durch den Haushalt selbst genutzt oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Nicht zuletzt wegen der Möglichkeit, mit der Einspeisung ins öffentliche Netz Geld zu verdienen, entscheiden sich die meisten Hausbesitzer für Photovoltaik.

Allerdings gilt es nach der Entscheidung für den Einsatz von Photovoltaik noch eine grundsätzliche Frage zu klären: Soll die Anlage um einen zentralen Wechselrichter herum aufgebaut werden oder sollen Mikro-Wechselrichter zum Einsatz kommen. Viele Hauseigentümer sind sich dieser zentralen Frage nicht bewusst und wählen deshalb einfach die Lösung, die ihnen der Installationsbetrieb anbietet. Auch weil Mikro-Wechselrichter in Deutschland selbst unter Installateuren noch wenig bekannt sind, findet man hier häufig Anlagen mit zentralem Wechselrichter. Mikro-Wechselrichter, wie zum Beispiel die von Enphase Energy bieten viele Vorteile, daher sollten sich Hauseigentümer mit deren Eigenschaften vertraut machen, um eine geeignete Entscheidung für Ihre Investition zu treffen.

Weihnachtsbaumeffekt

Zunächst einmal sollte man sich der Rolle des Wechselrichters bewusst sein. Photovoltaik-Module wandeln Sonnenenergie in Gleichstrom um. Damit dieser im Haushalt genutzt werden oder ins öffentliche Netz eingespeist werden kann, muss er in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Aufgabe übernehmen Wechselrichter. Wie der Name vermuten lässt, werden bei einer Architektur mit zentralem Wechselrichter sämtliche Module an einen großen, zentralen Wechselrichter angeschlossen, ähnlich bei klassischen Lichterketten am Weihnachtsbaum. Das hat schon rein praktische Gründe. Schlösse man sämtliche Module direkt an den zentralen Wechselrichter an, entstände ein enormer Kabelstrang, den man quer durchs Haus führen müsste, denn zentrale Wechselrichter können aus Sicherheitsgründen nicht auf dem Dach installiert werden.

Beim Einsatz von Mikro-Wechselrichtern wird jedes Photovoltaik-Modul mit einem kleinen Wechselrichter ausgestattet. Zusammen bilden sie ein Minikraftwerk, das weitgehend selbständig operieren kann. Aus dieser Tatsache ergibt sich ein wesentlicher Vorteil von Mikro-Wechselrichtern: Sollte ein Solarmodul ausfallen, etwa weil es bei einem der immer häufiger auftretenden Unwetter zerstört wurde, fällt lediglich dieses eine Modul aus. Alle anderen Module der Anlage produzieren weiter Strom – dasselbe gilt im Falle der Verschattung oder Verschmutzung einzelner Module. Bei einem zentralen Wechselrichter hingegen kommt es zum Weihnachtsbaumeffekt: Fällt ein Modul aus, wird die Kette unterbrochen und die gesamte Anlage kann keinen Strom mehr produzieren.

Bild: Enphase Energy

Strom im Schatten oder trotz Verschmutzung

Mikro-Wechselrichter bieten weitere konstruktionsbedingte Vorteile, zumindest, wenn sie mit der nötigen Intelligenz ausgestattet sind. So können Solaranlagen mit Mikro-Wechselrichter insbesondere auf Flächen mit uneinheitlicher Sonneneinstrahlung deutlich effizienter sein als Anlagen mit zentralem Wechselrichter. Die Umwandlung von Sonnenenergie in Wechselstrom ist kein einfacher, gleichförmiger Prozess. Vielmehr muss dieser Prozess abhängig von der Intensität der Sonneneinstrahlung angepasst werden, um die bestmögliche Stromausbeute zu erzielen. Sind die Einstrahlungsverhältnisse nicht über die Gesamtfläche der Photovoltaik-Module einheitlich, führt das bei Einsatz eines zentralen Wechselrichters zu suboptimalen Ergebnissen. Beim Einsatz von Mikro-Wechselrichtern hingegen kann jedes Modul jederzeit optimal angesteuert werden und die bestmögliche Stromausbeute für die jeweiligen Lichtverhältnisse bieten. Schon die unterschiedliche Beschattung durch Wolken oder Bäume, Verschmutzung durch Saharastaub beziehungsweise Bedeckung von Laub oder Schnee einheitlich ausgerichteter Solarflächen durch Wolken führt dazu, dass Mikro-Wechselrichter eine höhere Stromausbeute gewährleisten.