Trafo oder trafolos?

Wurden vor nicht allzu langer Zeit ausschließlich Wechselrichter mit Trafo angeboten, da sie ein geringeres Sicherheitsrisiko aufwiesen, hat sich diese Auffassung heute geändert. Beide haben ihre Vor- und Nachteile. Ein klarer Vorteil der Geräte mit Trafo ist die Galvanische Trennung, bei der keinerlei leitfähige Verbindung zwischen den beiden Stromkreisen besteht. Gleichstrom und Wechselstrom, also der Solargenerator und das Versorgungsnetz, bilden getrennte Stromkreise. Für den trafolosen Inverter spricht wiederum sein höherer Wirkungsgrad, er bis zu 98 Prozent erreicht, während der Stringwechselrichter mit Trafo durch die Umwandlungsverluste auf nur 95 Prozent kommt. Das mag zunächst nicht viel erscheinen, im täglichen Verbrauch schlägt es sich allerdings nieder. Auch im Falle der gültigen Sicherheitsanforderungen sind bei einem Stringwechselrichter mit Trafo die Erfordernisse, wie zum Beispiel ein Überspannungsschutz, leichter zu erfüllen. Eine PV-Anlage mit trafolosen Invertern benötigt eine durchgängige Abgleichung nach Schutzklasse II, was zusätzliche Investitionen erfordern kann.

Vorteile und Nachteile von Trafo Wechselrichtern

Ein klarer Vorteil von Geräten mit Trafo ist, dass sie an positiv und negativ geerdete Module angeschossen werden können. Vor allem beim Einsatz von Dünnschicht-Paneelen ist das wesentlich, da bei diesen bei fast allen Modellen eine negative Erdung vorausgesetzt wird. Nachteilig ist hingegen sein höheres Gewicht gleich in zweifacher Hinsicht: erstens erschwert es die Montage, zweitens verursacht der höhere Materialaufwand natürlich auch höhere Materialkosten. Ein weiterer Faktor ist die Geräuschentwicklung. Da meist zu Trafos zusätzliche Lüftungen eingebaut werden müssen, um Überhitzung zu vermeiden, entsteht hier nicht nur ein erhöhter Energieverbrauch, sondern auch eine zusätzliche Geräuschkulisse, deren Emission zwischen 30 und 70 dB liegt.

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Vorteile und Nachteile von trafolosen Invertern

Ein Vorteil von trafolosen Invertern äußert sich darin, dass deutlich mehr Solarmodule in Reihe verschaltet werden können und so eine höhere Leistungen pro Strang erzielt wird. Besonders bei großen Photovoltaikanlagen, die auch mit Multi-String-Wechselrichtern arbeiten, macht sich dies in einem niedrigeren Systempreis bemerkbar. Wie oben schon erwähnt, verfügen trafolose Wechselrichter über einen höheren Wirkungsgrat von rund vier Prozent, sie sind leichter, leiser und nicht zuletzt günstiger. Nicht alle Dünnschichtmodule können trafolos betrieben werden, einige jedoch einwandfrei. Es ist also wichtig, dies vor einer Installation abzuklären.

Bildquelle: SMA
Bildquelle: SMA

Ein-, zwei- oder dreiphasige Inverter

Eine weitere wichtige Frage ist die nach dem geeigneten Anschluss, wobei sich der Trend aktuell zu dreiphasigen Stringwechselrichtern und Multi-String-Wechselrichtern bewegt, da der Einsatz der dreiphasigen Modelle Schieflasten durch die Stromeinspeisung ins Netz verhindert. Denn wenn PV-Anlagen nur einphasig einspeisen, kann dies zu Asymmetrien in der Netzspannung führen, wenn die einzelnen Stromverbraucher ungleichmäßig auf die unterschiedlichen Netzphasen aufgeteilt sind.
Mit einem Dreiphasen-Wechselrichter und einem Multi-String-Wechselrichter aber wird der Strom immer symmetrisch auf alle drei Phasen aufgeteilt. Treten Lastspitzen mit hohem Stromverbrauch, wie zum Beispiel bei der Inbetriebnahme einer Waschmaschine, oder Lasteneinbrüche aufgrund mangelnder Sonneneinstrahlung auf, so werden diese vom dreiphasigen Stringwechselrichter reguliert und ausgeglichen. Im Fall eines einphasigen oder zweiphasigen Stringwechselrichters kann es passieren, dass einzelne Geräte mit dreiphasigem Anschluss, wie zum Beispiel ein Küchenherd, bei zu geringem Netzaufkommen ausfallen. Bei zweiphasigen Geräten verfügt jede über einen eigenen MPP-Tracker, somit kann jede Phase individuell belegt werden.

Gemäß AR 4105 dürfen einphasige Wechselrichter nur mit maximal 4,6 kVA Summenscheinleistung pro Phase verbaut werden, Quelle: SMA
Gemäß AR 4105 dürfen einphasige Wechselrichter nur mit maximal 4,6 kVA Summenscheinleistung pro Phase verbaut werden, Quelle: SMA
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String und Multi-String

Da Stringwechselrichter bei größeren Photovoltaikanlagen am häufigsten zum Einsatz kommen, werden für mehrere Strings gerne auch Multistring-Wechselrichter eingesetzt. Da der Multi-String-Wechselrichter die Solarmodule der jeweiligen Parzellen nicht parallel, sondern im String an mehreren Stellen anschließt, kann man starke und schwache Module je nach Modalität zusammenfassen. Diese werden dann entweder pro String an einem, oder mehrere Stränge gemeinsam an einem Multi-String-Wechselrichter angeschlossen.

Die Hersteller von Solarmodulen und PV-Wechselrichtern haben begonnen, intensiv zusammenzuarbeiten. Manche Modulhersteller weisen auf die geeigneten Wechselrichter in ihren technischen Daten hin. Weitere Informationen dazu, welche Geräte geeignet sind, sind auf dem Onlinemarktplatz SecondSol zu finden.