Mikro-Wechselrichter vs. Leistungsoptimierer: Die beste Lösung für teilverschattete Dächer
Die Sonne scheint, Ihr Dach hat die ideale Ausrichtung – doch dann wirft der Schornstein oder der große Baum des Nachbarn einen Schatten auf einige Ihrer Solarmodule. Viele angehende Anlagenbetreiber fragen sich daher, ob sich eine Photovoltaikanlage unter diesen Bedingungen überhaupt lohnt. Die Antwort ist ein klares Ja, denn moderne Technologien haben dieses Problem elegant gelöst. Die entscheidende Frage ist nicht mehr ob, sondern wie.
Dieser Beitrag erklärt Ihnen die zwei führenden Technologien zur Ertragsoptimierung bei Teilverschattung: Mikro-Wechselrichter und Leistungsoptimierer. Sie erfahren, wie beide Systeme funktionieren, wo ihre Stärken und Schwächen liegen und welche Lösung für Ihre individuelle Dachsituation die beste ist.
Das Problem der Teilverschattung: Wenn ein Modul die ganze Anlage bremst
Um die modernen Lösungen zu verstehen, muss man zunächst das grundlegende Prinzip einer herkömmlichen Photovoltaikanlage kennen. Bei Standardanlagen werden mehrere Solarmodule in Reihe zu einem sogenannten „String“ elektrisch miteinander verbunden. Diese Module leiten ihren Gleichstrom zu einem zentralen String-Wechselrichter, der meist im Keller oder Hauswirtschaftsraum hängt.
Das Problem dabei: Die Module in einem String verhalten sich wie die Glieder einer Kette. Die gesamte Kette ist nur so stark wie ihr schwächstes Glied. Wird auch nur ein einziges Modul durch einen Schornstein, eine Gaube oder Laub verschattet, sinkt dessen Leistung drastisch. Da alle Module in Reihe geschaltet sind, bremst dieses eine schwache Glied die Leistung des gesamten Strings aus.
Forschungen des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben gezeigt, dass selbst eine geringfügige Verschattung von nur einem Modul zu einem Leistungsverlust des gesamten Strings von bis zu 30 % oder mehr führen kann. Ihr gesamtes System arbeitet so weit unter seinem eigentlichen Potenzial.
Praxisbeispiel: Stellen Sie sich ein Satteldach mit 15 Modulen vor. Am Vormittag wandert der Schatten des Schornsteins über zwei dieser Module. In einer traditionellen Anlage würde die Leistung aller 15 Module in diesem Moment signifikant einbrechen, obwohl 13 davon in der vollen Sonne liegen.
Die Lösung: Modul-Level Power Electronics (MLPE)
Genau hier setzen sogenannte „Module-Level Power Electronics“ (MLPE) an. Dieser Begriff beschreibt Technologien, die die Leistung nicht erst zentral im Keller, sondern direkt an jedem einzelnen Solarmodul optimieren. Sie entkoppeln die Module voneinander, sodass ein schwächeres Modul die anderen nicht mehr ausbremst. Die beiden wichtigsten Vertreter dieser Technologie sind Mikro-Wechselrichter und Leistungsoptimierer.
Lösung 1: Der Mikro-Wechselrichter – Jedes Modul ein eigenes Kraftwerk
Mikro-Wechselrichter sind die konsequenteste Umsetzung des MLPE-Prinzips. Statt eines großen zentralen Wechselrichters wird hier an jedem einzelnen Solarmodul ein kleiner, eigener Wechselrichter installiert.
Aus unserem Shop, Kategorie: Balkonkraftwerke mit Speicher
Anker SOLIX Solarbank 3 E2700 Pro Balkonkraftwerk Speicher Set 1000 Watt 800 Watt - 2,7 kWh
Ab 1.299,00 €Wie funktioniert ein Mikro-Wechselrichter?
Der Mikro-Wechselrichter wird direkt auf der Unterkonstruktion hinter dem Solarmodul montiert. Er wandelt den Gleichstrom (DC) des einen Moduls sofort in netzkonformen Wechselstrom (AC) um. Jedes Modul-Wechselrichter-Paar arbeitet als eigenständiges kleines Kraftwerk. Der Wechselstrom aller Module wird dann auf dem Dach zusammengeführt und direkt ins Hausnetz eingespeist. Auf diese Weise wird die Leistung von Solarmodulen für jedes Modul maximiert, unabhängig von der Leistung der Nachbarmodule.
Vorteile von Mikro-Wechselrichtern
- Maximale Energieausbeute: Jedes Modul erzeugt die maximal mögliche Energie. Ideal für komplexe Dächer mit Gauben, mehreren Ausrichtungen (z. B. Ost und West) oder starkem Schattenwurf.
- Hohe Ausfallsicherheit: Fällt ein Mikro-Wechselrichter aus, produzieren alle anderen Module ungestört weiter. Es gibt keinen „Single Point of Failure“, der die gesamte Anlage lahmlegt.
- Flexible Planung und Erweiterung: Die Anlage kann problemlos Modul für Modul erweitert werden, auch mit unterschiedlichen Modultypen.
- Detailliertes Monitoring: Sie können die Leistung jedes einzelnen Moduls überwachen und Probleme frühzeitig erkennen.
Nachteile und Kosten
Der Hauptnachteil sind die höheren Anschaffungskosten. Pro Modul müssen Sie mit etwa 100 bis 150 € für einen Mikro-Wechselrichter rechnen. Zudem befindet sich mehr komplexe Elektronik direkt auf dem Dach, was Wartungsarbeiten potenziell erschweren könnte.
Typische Anwendungsfälle
Die Erfahrung zeigt, dass sich Mikro-Wechselrichter besonders für verwinkelte Dächer eignen, bei denen Schatten zu unterschiedlichen Tageszeiten auf verschiedene Bereiche fällt. Sie sind auch die Standardtechnologie für ein Balkonkraftwerk, da hier nur wenige Module unabhängig voneinander betrieben werden.
Aus unserem Shop, Kategorie: PV Anlagen mit Speicher und Montagesets
15000 Watt Photovoltaikanlagen inkl. 15,00 kWh Batterie & Ziegeldach Montageset - Trina Bifazial
9.999,00 €Lösung 2: Der Leistungsoptimierer – Das Beste aus zwei Welten?
Leistungsoptimierer sind ein cleverer Kompromiss. Sie kombinieren die Vorteile der Optimierung auf Modulebene mit der Einfachheit eines zentralen String-Wechselrichters.
Wie funktioniert ein Leistungsoptimierer?
Ähnlich wie ein Mikro-Wechselrichter wird auch an jedes Solarmodul ein Leistungsoptimierer angeschlossen. Dieser kleine Kasten wandelt den Strom jedoch nicht in Wechselstrom um. Stattdessen regelt er Spannung und Strom für jedes einzelne Modul so, dass es immer seine maximale Leistung abgibt – das sogenannte Maximum Power Point Tracking (MPPT). Der so optimierte Gleichstrom aller Module wird anschließend an einen zentralen String-Wechselrichter gesendet, der die finale Umwandlung in Wechselstrom vornimmt.
Vorteile von Leistungsoptimierern
- Effiziente Schattenminderung: Die Leistungseinbußen durch Verschattung werden fast genauso gut kompensiert wie bei Mikro-Wechselrichtern.
- Geringere Kosten: Mit etwa 50 bis 80 € pro Stück sind Optimierer deutlich günstiger als Mikro-Wechselrichter. Die Gesamtkosten des Systems sind oft niedriger.
- Zentrale Wartung: Der Wechselrichter selbst bleibt leicht zugänglich im Haus. Fällt er aus, kann er einfach ausgetauscht werden.
- Hohe Sicherheit: Viele Systeme bieten eine automatische Spannungsreduzierung auf Modulebene, was die Sicherheit für Installateure und Feuerwehrleute erhöht.
Nachteile und Kosten
Obwohl die Module einzeln optimiert werden, bleibt der zentrale Wechselrichter ein „Single Point of Failure“. Fällt dieser aus, steht die gesamte Anlage still. Der Gesamtwirkungsgrad des Systems hängt von der Effizienz der Optimierer und des Wechselrichters ab, was sich letztlich auf die Nutzung des Wirkungsgrads von Solarmodulen auswirkt.
Typische Anwendungsfälle
Leistungsoptimierer sind eine ausgezeichnete Wahl für Dächer mit klar definierten, aber unvermeidbaren Schattenquellen wie einem Schornstein oder einer Satellitenschüssel. Viele Kunden entscheiden sich für diese Lösung, wenn sie die Vorteile der Moduloptimierung nutzen möchten, aber die bewährte Architektur mit einem zentralen Wechselrichter bevorzugen.
Direkter Vergleich: Mikro-Wechselrichter vs. Leistungsoptimierer
Funktionsprinzip
- Mikro-Wechselrichter: Wandelt DC zu AC direkt am Modul.
- Leistungsoptimierer: Optimiert DC-Strom am Modul, zentrale AC-Wandlung.
Kosten pro Modul
- Mikro-Wechselrichter: Höher (ca. 100–150 €).
- Leistungsoptimierer: Geringer (ca. 50–80 €).
Effizienz bei Schatten
- Mikro-Wechselrichter: Exzellent.
- Leistungsoptimierer: Sehr gut.
Ausfallsicherheit
- Mikro-Wechselrichter: Hoch (System läuft bei Einzelausfall weiter).
- Leistungsoptimierer: Geringer (Ausfall des Zentral-WR legt Anlage still).
Wartung
- Mikro-Wechselrichter: Potenziell auf dem Dach.
- Leistungsoptimierer: Wechselrichter zentral im Haus.
Ideal für…
- Mikro-Wechselrichter: Sehr komplexe Dächer, verschiedene Ausrichtungen, Balkonkraftwerke.
- Leistungsoptimierer: Standarddächer mit Teilverschattung, Kostenbewusstsein.
Fazit: Welche Technologie ist die richtige für Sie?
Beide Technologien sind eine massive Verbesserung gegenüber herkömmlichen String-Wechselrichtern auf teilverschatteten Dächern. Die Wahl zwischen Mikro-Wechselrichtern und Leistungsoptimierern hängt von Ihrer Dachsituation, Ihrem Budget und Ihren persönlichen Präferenzen ab.
- Wählen Sie Mikro-Wechselrichter, wenn Sie maximale Flexibilität, höchste Ausfallsicherheit und die bestmögliche Leistung auf einem sehr komplexen oder stark verschatteten Dach wünschen und bereit sind, dafür etwas mehr zu investieren.
- Wählen Sie Leistungsoptimierer, wenn Sie eine kosteneffiziente und sehr wirksame Lösung für ein Dach mit vorhersehbaren Schattenquellen suchen und die Einfachheit eines zentralen, leicht zugänglichen Wechselrichters schätzen.
Die Entscheidung für eine dieser Technologien ist ein zentraler Schritt, wenn Sie Ihre Photovoltaikanlage planen. Die gute Nachricht ist: Mit keiner der beiden Optionen treffen Sie eine schlechte Wahl. So holen Sie in jedem Fall das Maximum aus Ihrer Investition heraus.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Lohnt sich der Aufpreis für MLPE auch bei wenig Schatten?
Die Erfahrung zeigt: oft ja. Selbst kleine, kurzzeitige Schatten können die Leistung eines Strings überproportional senken. Zudem gleichen MLPE-Systeme auch Leistungsunterschiede zwischen den Modulen aus, die durch Fertigungstoleranzen, unterschiedliche Alterung oder Verschmutzung entstehen.
Kann ich Mikro-Wechselrichter und Leistungsoptimierer kombinieren?
Nein, dies sind zwei grundlegend unterschiedliche Systemarchitekturen. Sie müssen sich bei der Planung für eines der beiden Systeme entscheiden.
Wie hoch ist die Lebensdauer dieser Komponenten auf dem Dach?
Führende Hersteller von Mikro-Wechselrichtern und Leistungsoptimierern geben Produktgarantien von 20 bis 25 Jahren. Ihre Lebensdauer ist also auf die der Solarmodule abgestimmt.
Wirkt sich die Wahl auf die Sicherheit der Anlage aus?
Beide Systeme gelten als sehr sicher. Sie ermöglichen oft eine sogenannte „Schnellabschaltung“ (Rapid Shutdown), bei der die hohe Gleichspannung auf dem Dach im Notfall (z. B. bei einem Brand) auf ein ungefährliches Niveau gesenkt werden kann.
Weitere praxisnahe Informationen zur Auswahl der richtigen Komponenten und zur detaillierten Planung finden Sie direkt hier auf Photovoltaik.info.
Im Shop von Photovoltaik.info finden Sie zudem Komplettsets, die auf typische Anlagengrößen abgestimmt sind und sowohl Lösungen mit Mikro-Wechselrichtern als auch mit Leistungsoptimierern umfassen.
