Ratgeber: Technik und Kosten von Hybrid-Wechselrichtern

Ein Hybrid-Wechselrichter ist ein Wechselrichter, der Gleichstrom in Wechselstrom für den Haushalt umwandelt und alternativ eine wieder aufladbare Solarbatterie (Solarakku) mit Gleichstrom laden kann. Diese doppelte Anwendung führt zu der Bezeichnung Hybridwechselrichter: ein PV-Wechselrichter und Batteriewechselrichter in einem Gerät. In der Solarbatterie lässt sich der mit einer Photovoltaik-Anlage erzeugte Solarstrom zwischenspeichern, um so auf Stromausfälle vorbereitet zu sein, wenn der hybride Inverter über eine entsprechende Notstromfunktion verfügt. Die Batterie (48V oder Hochvoltbatterie) wird direkt an dem Wechselrichter angeschlossen. Auch vorteilhaft: Mit dem Befüllen des Solarakkus erhöht man seinen Eigenverbrauch an Solarstrom.

Ein herkömmlicher Wechselrichter gilt als das Herzstück einer Solarstrom-Anlage (Photovoltaik-Anlage, kurz: PV-Anlage oder PVA). Er ist das elektrische Gerät, das den Gleichstrom, den die Solarmodule liefern, in Wechselstrom umwandelt, wie er im Stromnetz üblich ist, so dass der Solarstrom problemlos sowohl ins hauseigene als auch ins öffentliche Stromnetz eingespeist werden kann. Zudem übernimmt der Wechselrichter Aufgaben wie die Steuerung und Überwachung der Anlage, so dass deren Solarmodule in Abhängigkeit von Sonneneinstrahlung und Temperatur maximale Leistung liefern.

Der Begriff „Hybrid“ meint etwas „Gebündeltes“, „Gekreuztes“ oder „Vermischtes“. In der Technik werden Geräte dann mit dem Begriff Hybridgeräte bezeichnet, wenn sie zwei oder mehr Technologien vereinen bzw. miteinander funktional kombinieren. Ein hybrider Wechselrichter vereint dabei die oben beschriebene Funktion des Wechselrichters mit der Funktion eines Batteriewechselrichters. Der Hybridwechselrichter ist demnach ein Wechselrichter mit zusätzlicher Ladefunktion einer Solarbatterie.

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Die Aufgabe eines Hybridwechselrichters ist einerseits Ausübung der klassischen Funktionalität u.a. der folgenden sechs Teilaufgaben:

1. verlustarme Umwandlung des Gleichstroms nutzbaren Wechselstrom
2. Leistungsoptimierung
3. Überwachung und Sicherung
4. Kommunikation
5. Temperaturmanagement
6. Schutz der Funktionalität

Hinzu kommt die Aufgabe der Ladung einer Solarstrombatterie, die der Hybrid-Wechselrichter ebenfalls erfüllt. Diese macht seinen Einsatz insofern spannend, als dass der Hybridwechselrichter dank der Batterie dazu befähigt wird, im Falle eines

• Stromausfalls oder aus
• Mangel an Sonnenstrom

aufgrund der ungünstigen Wetterlage das Stromnetz Ihres Haushaltes weiterhin mit Solarstrom zu versorgen. Ist der Hybridwechselrichter mit einer sogenannten Notstromfunktion ausgestattet, speist er den in der Batterie zwischengespeicherten Solarstrom ins Hausnetz ein, sodass sich ein Stromausfall - entsprechend dem Speichervolumen in der Batterie - zunächst überbrücken lässt. Das ist besonders dann von Vorteil, wenn mit dem Strom zum Beispiel sensible medizin- oder computertechnische Anlagen versorgt werden.

Moderne hybride Wechselrichter lassen sich entweder bei

• einer Neuinstallation einer Photovoltaik-Anlage,
• einer Modernisierung einer bestehenden Photovoltaik-Anlage oder bei
• einer Erweiterung einer bestehenden Photovoltaik-Anlage einsetzen.

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Der Hybrid-Wechselrichter kann der eben beschriebenen Aufgabe Stromzwischenspeicherung gerecht werden, weil er an eine extra Speichereinheit gekoppelt werden kann, in der er den mit der PV-Anlage erzeugten Solarstrom zwischenspeichert.

Die vom Hybridwechselrichter gesteuerte Beladung der Solarbatterie erfolgt in der Regel stufenlos, ebenso ihre Entladung. Der Wechselrichter steuert die Stromlieferung entweder in Richtung Hausnetz oder Batterie.

Man unterscheidet Hybridwechselrichter in

• einphasige und
• dreiphasige

Varianten.

Einphasige Hybridwechselrichter haben in der Regel Ausgangsleistung zwischen 350 und 4.000 Voltampere (VA). Sie liefern die fehlende Energie aus den Batterien, die dann auf alle drei Phasen gezogen wird.

Dreiphasige Hybridwechselrichter besitzen einen Ausgang für 3 mal 400 VAC Drehstrom bei einer Nominalleistung von 4.200 bis 24.000 VA und sind bis zu einer 3-fachen Überlastfähigkeit ausgestattet.

Leistungsstarke High-End-Geräte steuern die Gesamtleistung automatisch. Im Stromzähler addiert sich die Leistung der einzelnen Außenleiter. Der Hybridwechselrichter ermittelt eigenständig die für alle Phasen benötigte Gesamtleistung und speist diese ein.

Der dreiphasige Aufbau eines modernen Hybridwechselrichters macht seinen Einsatz auch im Gewerbe möglich. Dort bringt er Ihnen den Vorteil, dass sich dank ihm ein oftmals teurer Notstopp einer laufenden Maschinenanlage effektiv vermeiden und stattdessen der Stromausfall überbrücken lassen. Allerdings ist der Stromverbrauch in Produktionsbetrieben höher als im Privatbereich. Daher sind schon für den Eigenverbrauch gewerbliche XXL-Anlagen nötig.

Hybridwechselrichter lohnen sich schon für kleinere Handwerks- und Produktionsbetriebe: Mit Photovoltaik-Systemen zwischen 3 und 30 kW_p lässt sich die Produktion vor stromausfallbedingten Schäden schützen.

Im Grunde bewirkt der Hybridwechselrichter eine Ersatzstromversorgung (er bildet ein Notstromsystem), indem er einen autarken Inselbetrieb aufbaut und während des Stromausfalls komplett netzunabhängig arbeitet. Das heißt nichts anderes, als dass das gesamte elektrische Energieversorgungsnetz des Hauses vom öffentlichen Stromnetz getrennt wird.

Das gelingt allerdings nur, wenn das hybride System auf das Hausnetz umgeschaltet wird. Die Versorgung des Hausnetzes erfolgt dann über einen separaten Abgang aus der Batterie.

Umschalteinrichtung und Hybridwechselrichter müssen dabei drei Aufgaben gerecht werden:

1. Trennung vom Netz: Abkoppeln der Photovoltaik-Anlage vom öffentlichen Netz und Öffnen des inneren Stromkreislaufes beider Funktionseinheiten.
2. Erdung einrichten: Solange die Ersatzstromversorgung läuft, ist es zwingend erforderlich, dass der neutrale Leiter zuverlässig geerdet ist. Qualitätsprodukte bieten dafür doppelt gesicherten Schutz.
3. Phasenkopplung (optional): Ist der Hybridwechselrichter zur optionalen Phasenkopplung fähig, kann er aus dem dreiphasigen Stromnetz ein einphasiges Verteilnetz machen.

Im Falle eines Stromausfall kann es bis zu fünf Sekunden dauern, bis der Hybridwechselrichter die Systeme umgeschaltet hat: Fünf Sekunden reichen, um Geräte wie einen PC herunterzufahren. Wollen Sie das vermeiden, müssen Sie für jedes technische Gerät einen speziellen Extra-Akku direkt hinter den Verbrauchseinheiten einbauen.

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Einfache Hybridwechselrichter haben Preise ab 500 Euro. Hochwertigere und leistungsstärkere Geräte kosten mit 1.500 bis 2.500 Euro mindestens das Dreifache davon.

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