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Technik und Einsatz von Ein- und Dreiphasen-Wechselrichter

Wann wird ein 1-phasiger und wann ein 3-phasiger Wechselrichter eingesetzt? Ist ein Dreiphasiger oder Einphasiger Wechselrichter für private Anwendungen besser geeignet?

Aktuell geht der Trend ganz klar zum Einsatz dreiphasiger Wechselrichter. Anders als herkömmliche Ein-Phasen Wechselrichter sind Dreiphasen Wechselrichter in der Lage, Schieflasten der Stromspeisung im Netz zu vermeiden.

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Ein- und Dreiphasenwechselstrom im Haus- und Stromnetz

Drei-Phasen-Wechselrichter SMA Sunny Tripower 9000TL für Solaranlagen von 5 bis 9 Kilowatt. (Foto: SMA Solar)
Drei-Phasen-Wechselrichter SMA Sunny Tripower 9000TL für Solaranlagen von 5 bis 9 Kilowatt. (Foto: SMA Solar)

Besitzt man eine PV-Anlage und nutzt diese zur Stromgewinnung für den eigenen Haushalt, so wandelt ein sogenannter Spannungswandler den erzeugten Gleichstrom in passenden Wechselstrom um, der dann von den Haushaltsgeräten genutzt werden kann. In der Regel sind diese Anlagen nicht vollkommen unabhängig, man benötigt noch einen zusätzlichen Zugang zum Stromnetz des Stromanbieters, um bei Ausfällen der PV-Anlage nicht im Dunkeln zu stehen.

Stromanbieter nutzen außerhalb des Hausnetzes aber sogenannten Dreiphasenwechselstrom: Dieser Wechselstrom besteht aus drei Wechselströmen gleicher Frequenz und endet beim Hausanschluss. An diesen wird nur eine der drei Phasen angeschlossen, sodass aus den Haussteckdosen wieder nur Einphasenwechselstrom kommt.

Symmetrische und asymmetrische Spannungsaufteilung

Speisen PV-Anlagen Solarstrom einphasig in das Hausnetz ein, so kann dies zu Problemen führen. Denn ist die Anlagendichte hoch und werden die einzelnen Geräte ungleichmäßig auf die verschiedenen Netzphasen verteilt, so können Asymmetrien der Netzspannung entstehen.

Dreiphasen-Wechselrichter hingegen verteilen den Strom immer gleichmäßig auf alle drei Phasen und sorgen so für eine sehr symmetrische Aufteilung. Treten jetzt Lastspitzen oder Lasteinbrüche aufgrund unterschiedlicher Sonnenstrahlung auf den einzelnen Solarmodule auf, so werden diese entsprechend reguliert und ausgeglichen.

Kommt es aufgrund einphasiger Aufbauten zu Störungen der drei Phasen, führt dies in der Regel zu Beschädigungen der Elektrogeräte im Haushalt. Man könnte zwar alternativ einen Ein-Phasen Wechselrichter mit symmetrischer Kopplung einsetzen, doch verglichen mit einem Dreiphasen Wechselrichter würde sich allein der dadurch entstehende Materialeinsatz nicht lohnen.

Schaltbild eines dreiphasigen Wechselrichters (Grafik: SMA Solar)
Schaltbild eines dreiphasigen Wechselrichters (Grafik: SMA Solar)

Gesetzliche Regelung zum dreiphasigen Wechselrichter

Die einphasigen Wechselrichter PIKO MP von KOSTAL bedienen Leistungsklassen von 1,5 bis 4,2 kW und sind ideal für kleine Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern geeignet. (Foto: KOSTAL Industrie Elektrik GmbH)
Die einphasigen Wechselrichter PIKO MP von KOSTAL bedienen Leistungsklassen von 1,5 bis 4,2 kW und sind ideal für kleine Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern geeignet. (Foto: KOSTAL Industrie Elektrik GmbH)

Stromanbieter müssen Netzstabilität garantieren. Um diese gewährleisten zu können, müssen diese sogenannte Regelreserven anlegen. Dies ließe sich z. B. über Akkus und elektrochemische Speicherlösungen realisieren, die in der Regel sehr teuer sind. Diese Mehrkosten der Netzstabilisierung geben Stromanbieter an ihre Kunden durch höhere Strompreise weiter. Würden alle PV-Anlagen auf sogenannte Dreiphasen Wechselrichter umgestellt, könnten diese Kosten stark reduziert werden.

Daher gab der Gesetzgeber Anfang 2012 eine grundsätzliche Anwendungsregel (VDE-AR-N 4105) zum Betrieb von PV-Anlagen vor, um anlagenseitig eine größtmögliche Netzstabilität zu gewährleisten. Diese besagt u.a., dass Ein-Phasen Wechselrichter nur noch bis zu einer Anlagengröße von 4,6 Kilovoltampere (kVA) pro Phase erlaubt sind. Liegt die Leistung der PV-Anlage über 4,6 kVA, muss ein Dreiphasen-Wechselrichter eingesetzt werden. 

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Große Wechselrichter-Auswahl bei kleinen Leistungsklassen

Die einphasigen Wechselrichter der Fronius Primo Serie mit MPP-Tracking Algorithmus Dynamic Peak Manager sind trafolos und in einem Leistungsspektrum von 3,0 bis 8,2 kW erhältlich. (Foto: Fronius International GmbH)
Die einphasigen Wechselrichter der Fronius Primo Serie mit MPP-Tracking Algorithmus Dynamic Peak Manager sind trafolos und in einem Leistungsspektrum von 3,0 bis 8,2 kW erhältlich. (Foto: Fronius International GmbH)

Aktuell bekommt man eine Vielzahl moderner Ein- und Dreiphasen Wechselrichter auf dem Markt.

Kleinere Einphasen-Wechselrichter:

  • SolarEdge SE-Serie
  • SMA Sunny Boy
  • Kaco Powador 00 und 02-Serie
  • Kostal Piko
  • Fronius Primo

Kleinere Dreiphasen-Wechselrichter:

  • SMA Sunny Tripower
  • Kaco Powador TL3- und TR3-Serie
  • Samil Power Solar Lake
  • Kostal Piko
  • Fronius Symo

Seitdem 2012 die gesetzliche Regelung zum Einsatz von Dreiphasen Wechselrichtern in Kraft trat, bieten fast alle renommierten Markenhersteller vornehmlich Dreiphasen-Lösungen für den privaten Haushalt an. Zudem gibt es auch Sonderlösungen wie z. B. von SMA Solar für größere PV-Anlagen, mit denen Einphasige-Wechselrichter in Kombination funktional zur dreiphasigen Einspeisung zusammengeschaltet werden können.

Elektrische Kopplung von drei einphasigen Wechselrichtern zu einer dreiphasigen Einspeiseeinheit. (Grafik: SMA Solar)
Elektrische Kopplung von drei einphasigen Wechselrichtern zu einer dreiphasigen Einspeiseeinheit. (Grafik: SMA Solar)

Zusatzfunktionen moderner Dreiphasen Wechselrichter

Dreiphasen Wechselrichter gibt es als Low-Budget Modell aus dem niedrigen Preissegment und als High-end Modell mit Monitoring-Station für die PV-Anlage. Besonders interessant sind dabei Modelle, mit integrierten MPP-Trackern. Das Multi-Tracking-Konzept stellt dann den Betriebspunkt der einzelnen Modulfelder individuell ein und optimiert diese perfekt.

Modelle mit zwei integrierten MPP-Trackern sind in der Lage, unterschiedliche Panel-Ausrichtungen parallel zu betreiben: Das heißt, es könnten theoretisch auf beiden Seiten des Spitzdaches Solarpanelle angebracht werden. High-End Lösungen, wie die Spitzenmodelle von Sputnik oder Power One besitzen sogar drei MPP-Tracker. So könnte man bei Bedarf sogar drei unterschiedlich angestrahlte Solarmodulflächen ansteuern und sinnvoll verbinden. Diese werden aber sehr selten eingesetzt.

Je nach Größe der Anlage kann es außerdem Sinn machen, auf ein Modell mit entsprechender Überwachungsfunktion und Monitor-Anschluss zu setzen. Diese Dreiphasen Wechselrichter bilden dann das Herzstück der Anlage und informieren über alle wichtigen Daten. High-end Modelle übertragen die Daten dann vollautomatisch in einen Onlinespeicher, auf den dann bequem mit dem Tablet oder Smartphone zugegriffen werden kann.

Kommt ein Ein-Phasen Wechselrichter überhaupt noch in Frage?

Pauschal kann man das so nicht beantworten, aber in der Regel eigentlich nicht mehr. Betrachtet man das Angebot der Wechselrichter-Hersteller, geht der Trend ganz klar zum Dreiphasen Wechselrichter. Klein-Anlage kkönnen zwar noch einen Ein-Phasen Wechselrichter einsetzen, tut sich damit aber keinen Gefallen hinsichtlich späterer Modernisierungsmöglichkeiten. Betrachtet man noch zusätzlich den Aspekt, dass die Preise für Dreiphasen Wechselrichter immer weiter fallen, sollte man auf ein dreiphasiges Modell setzen. So ist die PV-Anlage auch für zukünftige Veränderungen bestens ausgerüstet.

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"1-Phasen- und 3-Phasen-Wechselrichter im Detail" wurde am 14.03.2016 das letzte Mal aktualisiert.