Wechselstrom

In Solarzellen wird die Sonnenstrahlung in Gleichstrom umgewandelt. Das öffentliche Stromnetz basiert jedoch auf Wechselstrom. Darauf sind auch alle üblichen Verbraucher abgestimmt. Aus diesem Grund übernimmt der Wechselrichter die Umwandlung in Wechselstrom.

Bei Wechselstrom wechselt der Strom in bestimmten Zeitabständen die Richtung. Die Zeitdauer, wie oft die "Fließrichtung" gewechselt wird, ist die Frequenz.

In deutschen Stromversorgungsnetzen hat der Wechselstrom eine Frequenz von 50 Hz (Hertz), das heißt, er wechselt 50 mal pro Sekunde die Richtung. Im zeitlichen Mittel über eine Sinuskurve ist der Strom dann gleich Null.

Wechselstrom kann über mittelgroße Distanzen fast verlustfrei übertragen werden. Grund hierfür ist, dass er sich sehr gut auf hohe Spannungen transformieren lässt.

Daher kann Wechselstrom auch gut in Hochspannungsnetzen mit bis zu 380 000 Volt (380 kV) übertragen werden und ebenso leicht über Transformatoren wieder auf 230 Volt runtertransformiert werden. Zudem lässt er sich in Generatoren einfach herstellen.

Deshalb wird in den öffentlichen Stromnetzen Wechselstrom übertragen, obwohl vor allem viele elektronische Geräte dann ein Netzteil benötigen, weil sie auf Gleichstrom angewiesen sind.

Da in Solarzellen nur Gleichstrom produziert werden kann, muss dieser mit geeigneten Geräten umgewandelt werden. Das gilt jedenfalls für netzgekoppelte Photovoltaikanlagen. Bei Inselanlagen wird der Gleichstrom in Akkumulatoren gespeichert und erst danach in Wechselstrom umgewandelt, damit er mit herkömmlichen Verbrauchern (Fön, Staubsauger, Lampen, Ladegeräte etc.) genutzt werden kann.

In beiden Fällen übernimmt diese Aufgabe ein Inverter beziehungsweise Wechselrichter. In einer Photovoltaikanlage werden ein oder mehrere Wechselrichter zwischen die Gleichstromquelle (dem Solargenerator) und dem öffentlichen Netz geschaltet, sodass der Solarstrom als Wechselstrom ins Netz eingespeist werden kann.

Der Wechselrichter, der den Gleichstrom in Wechselstrom wandelt, ist nicht so langlebig wie die Solarmodule. Deshalb werden die beiden Funktionen auch getrennt.

Es gibt aber Entwicklungen für Solarmodule, die einen integrierten Inverter enthalten. Das würde sowohl den Wirkungsgrad der Wechselrichter erhöhen als auch die Planung und die Installation von Photovoltaikanlagen erleichtern.