Denkst du darüber nach, deine PV-Anlage mit einem Batteriespeicher zu ergänzen? Dann wirst du unweigerlich auf den Begriff Batterie-Wechselrichter stoßen. Was das genau ist, erkläre ich dir hier.
Ein Batterie-Wechselrichter verlängert die Nutzungszeit von Solarstrom. Dazu wird tagsüber mit überschüssiger Solarenergie eine Batterie aufgeladen. In Zeiten ohne ausreichend Solarstrom wird die gespeicherte Energie in Wechselspannung umgewandelt.
Somit verbindet ein Batterie-Wechselrichter die Vorteile von vielen Technologien. Im Endeffekt funktionieren die Speichersysteme wie eine unterbrechungsfreie Notstromversorgung.
Gleichstrom der Sonne umwandeln und speichern
Solche Anlagen kannst du beliebig kompliziert aufbauen. Von einer tragbaren Powerstation mit 100 Watt, über Wohnmobil-Installationen mit einem Kilowatt Leistung. Bis hin zu unabhängigen Inselanlagen, die ein ganzes Hotel ohne Netzanbindung mit Strom versorgen.
- Solar-Wechselrichter: Wandeln die Gleichspannung der Solarzellen direkt in Wechselspannung um.
- Batterie-Wechselrichter: Speichern überschüssige Solarenergie in einer Batterie.
Außerdem gibt es noch sogenannte Hybrid-Wechselrichter, die beide Systeme vereinen. Allerdings werden Batterie-Wechselrichter ständig weiterentwickelt. Sie können meist alle Funktionen für die Stromversorgung abdecken.
Wichtig sind zum Beispiel unterbrechungsfreie Umschaltung zwischen Solarstrom, Batteriespeicher und Netzstrom. Große Batterie-Wechselrichter können sogar Dieselgeneratoren steuern.
Bei Neuanlagen sind Hybridwechselrichter häufig die beste Wahl. Damit hältst du dir alle Optionen offen. Denn Hybridwechselrichter übernehmen gleich mehrere Funktionen:
Daran musst du nur noch eine Speicherbatterie wie Bleiakkus oder Hochvolt-Lithium-Speicher anschließen.
Falls du deine bestehende PV-Anlage mit einem Batteriespeicher nachrüsten möchtest, sind einfache Batterie-Wechselrichter meist die kostengünstigere Option. Außerdem musst du nichts an der bestehenden Installation ändern.
Die bekanntesten Hersteller sind:
Einphasig oder Drehstrom Wechselrichter?
Sobald du dich näher mit der Materie beschäftigst, wirst du bei allen bekannten Herstellern auf die Unterscheidung zwischen einphasig oder dreiphasig stoßen.
Ein Stromanschluss mit drei Phasen wird auch Drehstrom genannt. Vereinfacht kannst du dir 3-phasige Wechselspannung wie drei Steckdosen vorstellen. Wobei der Wechsel zwischen Null und 230 Volt bei jeder Steckdose zu einer leicht unterschiedlichen Zeit passiert.
- 1-phasig: Der Wechselrichter liefert eine Phase mit 230 Volt. Das ist ausreichend für Wohnwagen, deinen Fernseher und ein paar Lampen.
- 3-phasig: Der Wechselrichter liefert 400 Volt Drehstrom, mit drei Phasen zu je 230 Volt. Das ist notwendig für einen Herdanschluss, Maschinen und Hochleistungs-Wallboxen.
Wie unterscheidet sich die Qualität der Wechselspannung?
Viel wichtiger als die Zahl der Phasen ist die Qualität der Wechselspannung. Billige Geräte zerhacken einfach die Gleichspannung und machen daraus Wechselspannung. Das Ergebnis kannst du dir wie Treppenstufen vorstellen.
Dann gibt es echte Sinus-Wechselrichter, die eine saubere Spannung ohne Treppenstufen erzeugen. Der Strom ist frei von Oberwellen.
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Reine Sinus-Wechselrichter
Sinus-Wechselrichter erzeugen eine saubere, störungsfreie sinusförmige Ausgangsspannung. Das wird als Versorgungsspannung für empfindliche elektronische Geräte empfohlen.
Zum Beispiel bevorzugen medizinische Geräte oder High-End-Audiosysteme den sauberen Strom eines reinen Sinus-Wechselrichters. -
Modifizierte Sinus-Wechselrichter
Die modifizierte Art von Wechselrichtern bietet eine annähernd sinusförmige Ausgangsspannung, die für die meisten Haushaltsgeräte geeignet ist. Damit kannst du einen Staubsauger problemlos betreiben. Ein Hifi-Enthusiast wird sich an nahezu unhörbaren Störgeräuschen stören.
Ist dir schon mal aufgefallen, dass zurzeit immer mehr Trafostationen ausgetauscht werden? Das ist eine Folge der billigen Wechselrichter. Ihre Treppenstufen überlagern sich zu großen Störungen im Stromnetz. Dafür sind die alten Trafos und Kondensatoren nicht ausgelegt und gehen infolgedessen kaputt.
Lohnt sich ein Batterie Wechselrichter?
Grundsätzlich wird als Antwort gerne erklärt, dass du über die Zwischenspeicherung von Solarstrom deinen Eigenverbrauchsanteil erhöhen kannst. Deshalb würden sich Batterie-Wechselrichter immer lohnen.
Das sehe ich etwas kritischer. Meine Antwort lautet eher: Es kommt darauf an.
- Wie hoch ist dein Energieverbrauch in der Nacht und im Winter?
- Wie unabhängig musst du wirklich werden?
- Wie viel Strom ziehen deine größten Verbraucher nur kurzfristig?
In vielen Fällen kann es wirtschaftlicher sein, den zusätzlichen Strom in der Nacht einfach aus dem Netz zu beziehen. Große Speichersysteme kosten leicht fünfstellige Beträge. Und die Akkus werden nicht ewig halten. Manchmal kann es Jahrzehnte dauern, bis sich die Speicherung amortisiert.
Allerdings kenne ich auch Meinungen von Nachbarn, die sich komplett unabhängig von Gas, Öl und Netzbetreibern machen wollen. Ihnen sind die Kosten egal.
Andererseits könntest du deinen Eigenverbrauch erhöhen, indem du tagsüber Bitcoin-Miner betreibst. Und von dem erzielten Gewinn kaufst du dir nachts den fehlenden Strom. Auch damit wird deine Photovoltaik-Anlage rentabler.
Kann man einen Wechselrichter mit zwei Batterien verbinden?
Ja, es ist möglich, einen Wechselrichter mit zwei oder sogar mehr Batterien zu verbinden. Allerdings musst du einige Punkte beachten:
- Möglichkeiten des Wechselrichters
Manche Wechselrichtersind dafür ausgelegt, mehrere Batterien gleichzeitig zu verwalten. Prüfe unbedingt die technische Spezifikation des Wechselrichters. Vielleicht kannst du mehrere Batterien anschließen und unabhängig voneinander laden. - Reihen- oder Parallelschaltung
Ansonsten kannst du zwei Batterien entwederin Reihe oder parallel schalten. Bei der Reihenschaltung erhöht sich die Spannung und bei der Parallelschaltung der maximale Strom. Achte darauf, dass dein Batterie-Wechselrichter damit zurechtkommt.
Außerdem solltest du immer Batterien desselben Typs, derselben Marke und desselben Alters verwenden. Denn unterschiedliche Batterietypen haben unterschiedliche Lade- und Entladecharakteristiken. Mehr dazu liest duhier im ausführlichen Artikel. -
Batteriemanagementsystem (BMS) für Lithium-Akkus
Ein BMS ist besonders wichtig, wenn du mehrere Lithium-Batterien an den Wechselrichter anschließen möchtest. Das System überwacht und steuert die Leistung jeder einzelnen Batteriezelle. Damit stellst du sicher, dass die Batterie gleichmäßig geladen und entladen wird.
Wenn du zwei Batterien anschließt, erhöht sich die Gesamtkapazitä t. Du kannst also mehr Energie speichern. Dies kann besonders nützlich sein, falls du längere Perioden ohne Sonnenschein überbrücken möchtest.
Welche Batterie für 3.000 Watt Wechselrichter?
Pauschal lässt sich nicht sagen, welche Batterie für einen 3.000 Watt (3 kW) Wechselrichter richtig dimensioniert ist.
Das hängt vor allem von deinem Stromverbrauch und der geplanten Zeit ab. Außerdem ist die Wahl der richtigen Batteriespannung entscheidend.
Große Batterie-Wechselrichter arbeiten häufig mit Hochvolt-Akkus. Für den einfachen Hausgebrauch oder im Camper arbeiten die meisten Wechselrichter mit 12, 24 oder 48 Volt (V).
Wenn dein Wechselrichter für 24 Volt ausgelegt ist, benötigst du entweder eine 24V Batterie oder zwei 12V Batterien, die in Reihe geschaltet sind.
Um zu bestimmen, wie lange du den Wechselrichter mit einer vollen Batterie betreiben kannst, musst du nur die Kapazität der Batterie durch die Leistung des Wechselrichters teilen.
Als Rechenbeispiel nehmen wir einfach mal an, du hättest eine 24V Batterie mit einer Kapazität von 200 Ah. Die Batterie liefert also 24V * 200 Ah = 4,8 kWh.
Bei voller Auslastung des 3 kW Wechselrichters würde diese Batterie etwa 1,6 Stunden halten. (4,8 kWh / 3 kW = 1,6 h).
Mit dem folgenden Rechner kannst du die ungefähre Laufzeit selbst ausrechnen:
Allerdings können nicht alle Batterien vollständig entladen werden. Sonst gehen sie kaputt. Zum Beispiel sollten die meisten Blei-Säure-Batterien nicht unter 50 % entladen werden. Lithium-Ionen-Batterien sollten hingegen immer zwischen 20 % und 80% ihrer Kapazität genutzt werden.
Je nachdem, wo du die Batterie installieren möchtest, können Größe und Gewicht eine Rolle spielen. Dafür gibt es verschiedene Batterietypen, darunter Blei-Säure, Lithium-Ionen, Gel und AGM. Jeder Typ hat seine eigenen Vor- und Nachteile in Bezug auf Lebensdauer, Wartung, Kosten und Effizienz.
Für den Einsatz im Wohnmobil sind Lithium-Akkus besser geeignet, weil sie leichter sind. Außerdem haben sie eine längere Lebensdauer. Insgesamt sind sie effizienter als Blei-Säure-Batterien, aber auch teurer.
Wie lang darf das Kabel von der Batterie zum Wechselrichter sein?
Das Kabel zwischen Batterie und Wechselrichter sollte so kurz wie möglich sein, aber so lang wie nötig. In jedem Fall solltest du die Kabel sauber verlegen und befestigen können. Spare nicht am falschen Ende und spanne die Leitung zwischen den Anschlüssen.
Weiterhin kommt es auf die Spannung deiner Batterie an. Bei Hochvolt-Batterien sind längere Kabel meist kein Problem, denn du benötigst weitaus dünnere Kabel.
Bei 12 Volt Systemen ist hingegen der Kabelquerschnitt sehr wichtig. Je niedriger die Spannung ist, desto höher müssen die Ströme sein, um die gleiche Leistung transportieren zu können.
Ein dickeres Kabel hat einen geringeren Widerstand. Damit verringert sich der Spannungsabfall. Deshalb solltest du bei Kabeln immer auf den ausreichenden Kabelquerschnitt achten. So vermeidest du Energieverluste und die Kabel werden nicht warm.
Allerdings kosten dickere Kabel mehr Geld. Hier solltest du trotzdem nicht an der falschen Stelle sparen. Denn qualitativ hochwertige Kabel erhöhen die Effizienz und Sicherheit deines Batterie-Wechselrichters.
Fazit: Wechselstrom selber erzeugen
In unserer technologiegetriebenen Welt sind Wechselrichter zu einem zentralen Bestandteil geworden. Als ich Anfang des Jahres 2002 meine erste Online-USV mit Batterie-Wechselrichter in Betrieb nahm, kam ich mir vor wie ein Exot. Heute sind die Geräte bei fast allen Photovoltaikanlagen installiert.
Die Entscheidung für einen Batterie-Wechselrichter hängt vor allem von deinen Bedürfnissen und Gegebenheiten ab. Dabei musst du viele Faktoren berücksichtige n. Angefangen von der Art des Wechselrichters, der Ausbaufähigkeit bis hin zur richtigen Batterie und den Kabeln.
Es ist wichtig, sich gut zu informieren, um die beste Lösung für deine Situation zu finden. Wobei es darauf ankommt, was du erreichen möchtest.
- Soll die Anlage auf Anhieb funktionieren? Dann würde ich mir Expertenrat einholen und die Anlage professionell planen lassen.
- Willst du eher mit den Möglichkeiten experimentieren und viel selbst machen? Dann kannst du auf ausgefeilte Funktionen setzen und zukünftige Ausbaustufen einplanen.
Die Wechselrichter Technologie entwickelt sich ständig weiter. Hier lohnt es sich, auf dem Laufenden zu bleiben, um von den neuesten Innovationen zu profitieren. In jedem Fall macht dich ein Batterie-Wechselrichter in Kombination mit deiner Photovoltaik-Anlage unabhängiger.