Vieles bei der Montage von Wechselrichtern ist mittlerweile kinderleicht: Montageplatten helfen beim Anbringen an die Wand, Klick-Systeme verbinden Kabel und Stecker in wenigen Sekunden. Doch an einem Punkt kann auch kein noch so cleveres Montagesystem helfen: Die Frage nach dem Wohin. Denn welcher Raum sich am besten für die hitzeempfindlichen Geräte eignet, muss der Installateur selbst entscheiden und jeder sieht das etwas anders. Die einen plädieren für den Keller, denn dort werde der Wechselrichter gut gekühlt. Die anderen ziehen eine Montage auf dem Dachboden vor, damit das Kabel zwischen Modulen und Wechselrichter möglichst kurz ist. Denn je länger das Kabel zum Wechselrichter ist, desto größer sind die Leistungsverluste, begründen sie ihre Entscheidung.
Peter Burkhard, Geschäftsführer des Ingenieurbüros Sonnenplan, kennt das Argument, den Wechselrichter möglichst nah an die Module zu montieren, um die Leistungsverluste auf der Gleichstromseite durch kurze Leitungen zu reduzieren – und hält es für völlig falsch: „Die Leute verwechseln das mit dem Niederspannungsbereich, denn dort hat Gleichstrom in der Tat hohe Verluste. Bei einer Photovoltaikanlage liegen auf der Gleichspannungsseite jedoch bis zu 750 Volt an. Auf der Wechselstromseite sind es nur noch 230 Volt“. Entscheidend für die Leistungsverluste ist nicht nur die Kabellänge, sondern vor allem auch die anliegende Spannung. Je höher diese ist, umso kleiner ist der Strom und umso kleiner sind die Leistungsverluste. Da ein Solarmodul rund 30 Volt erzeugt, liegen zum Beispiel bei einer Anlage, bei der jeweils 23 Module in Reihe geschaltet sind, rund 700 Volt auf der Gleichspannungsseite an. Der erzeugte Strom wird zum Wechselrichter geleitet und in Wechselstrom umgewandelt. Danach beträgt die Spannung auf der Wechselstromseite nur noch 230 Volt. Das ist die Voraussetzung, um ins Stromnetz einspeisen zu können. „Man muss also den Wechselrichter möglichst nah am Einspeisezähler montieren und dort die Kabel kurz halten. Denn auf der Wechselstromseite ist die Spannung geringer und damit sind die Verluste höher“, sagt Burkhard. Der Dachboden scheidet damit für die Montage aus, denn der Einspeisezähler hängt üblicherweise im Keller.
Kabelquerschnitt richtig wählen
Dafür müssen die Gleichstromkabel nun einen besonders langen Weg hinauf zum Dach nehmen. Bei einem Einfamilienhaus rechnen Solarteure mit etwa 30 bis 50 Meter Kabel, die benötigt werden, um Wechselrichter und Modulstrang miteinander zu verbinden. Um auf der langen Kabelstrecke die Leistungsverluste klein zu halten, muss der richtige Kabelquerschnitt ausgewählt werden. Denn je dicker ein Solarkabel ist, desto geringer ist sein Widerstand. Das Prinzip ähnelt einem Wasserschlauch: Fließt Wasser durch einen dünnen Schlauch ist der Widerstand sehr hoch. Nimmt man einen dickeren Schlauch fließt die gleiche Menge Wasser mit weniger Widerstand durch.
Dieses Prinzip lässt sich auch auf Solarkabel übertragen. Doch bei kleinen bis mittleren Anlagen macht dies rechnerisch meist keinen Sinn. Hier wird standardmäßig ein Kabel mit einem Querschnitt von vier Quadratmillimetern verwendet, dann liegt der Leistungsverlust unter einem Prozent. Zwar ließe sich über einen größeren Kabelquerschnitt von zum Beispiel sechs Quadratmillimetern der Verlust weiter reduzieren, doch das macht bei kleinen Anlagen einen Zugewinn von wenigen Kilowattstunden pro Jahr aus. Zum Vergleich: Verwendet man bei einer Dachanlage, die eine Stringleistung von 1.800 Watt hat, einen Gleichstromleiter von 30 Metern Länge und einem Querschnitt von vier Quadratmillimetern, ergibt das einen jährlichen Verlust pro String von rund 1,9 Kilowattstunden. Erhöht man den Kabelquerschnitt auf sechs Quadratmillimeter verringert sich der Stringverlust auf 1,2 Kilowattstunden im Jahr. Das macht bezogen auf die gesamte Anlage einen finanziellen Zugewinn von wenigen Euro-Cent, während die Materialkosten für das dickere Kabel höher liegen. Interessant wird diese Rechnung aber bei größeren Anlagen, zum Beispiel bei Anlagen auf Hallendächern, bei denen Kabelstrecken von über 100 Metern zu überwinden sind. Hier werden meist Kabelquerschnitte von sechs Quadratmillimetern verwendet. Vor allem wenn die Wechselstromleitung besonders lang ist, lohnt sich eine genaue Berechnung, da hier die Verluste wesentlich höher sind. Ein zu kleiner Kabelquerschnitt kann hier durchaus bedeuten, mehrere hundert Euro im Jahr zu verlieren.
Hitze vermeiden
Neben der Nähe zum Einspeisezähler, ist die Raumtemperatur eines der wichtigsten Kriterien für den Montageort. Auch hier empfiehlt sich der Keller, da es dort am kühlsten ist. Zwar erklärt Hans-Georg Schweikardt, Produktmanager bei Sputnik Engineering, dass seine Solarmax-Wechselrichter bis zu einer Umgebungstemperatur von 45 Grad Celsius die volle Nennleistung erreichen und erst danach ihre Leistung reduzieren, aber auch er rät dazu, das Gerät möglichst kühl aufzuhängen: „Wärme beeinträchtigt weniger die Leistung der Wechselrichter, sondern viel mehr die Lebensdauer der Bauteile. Durch große Hitze trocknen zum Beispiel die Elektrolytkondensatoren schneller aus und das Gerät muss eher ersetzt werden.“
Die Elektrolytkondensatoren haben im Inneren eine leitfähige Flüssigkeit. Sie verdunstet mit der Zeit und je heißer es ist, desto schneller trocknet der Kondensator aus und seine Lebenszeit nimmt rapide ab. Nicht in allen Wechselrichtern sind Elektrolytkondensatoren verbaut, doch auch andere elektronische Bauteile leiden unter zu großer Hitze. Auf den eingebauten Selbstschutz im Wechselrichter sollte man sich jedenfalls nicht verlassen. Er schaltet das Gerät bei zu hohen Temperaturen ab, damit die Elektronik nicht ausfällt. Doch dann geht nicht nur der Ertrag eines sonnenreichen Tages verloren, auch die Bauteile werden unnötig belastet, da die Abschaltfunktion meist erst bei einer sehr hohen Umgebungstemperatur von über 60 Grad Celsius einsetzt. Auch der eingebaute Lüfter kann eine solche Überhitzung nicht verhindern, wenn der Wechselrichter auf dem ungedämmten Dachboden schwitzt.
Lüfter ja oder nein?
Denn der Lüfter saugt die Raumluft an und leitet sie je nach Bauart entweder direkt über die Elektronik oder über die Kühlrippen, um die Wärme abzuführen.
Ist die angesaugte Luft bereits selbst sehr warm, hat das jedoch keinen großen Abkühlungseffekt und die Bauteile des Wechselrichters leiden. Ein kühler Raum mit guter Durchlüftung ist also das beste, was man für eine lange Lebensdauer des Geräts tun kann. Wer mehrere Wechselrichter montiert, sollte auch auf genügend Abstand zwischen den Geräten achten, damit sich diese nicht gegenseitig erwärmen. Hersteller empfehlen in ihren Montageanleitungen einen Abstand von 50 Zentimetern zwischen den Geräten und eine Entfernung von der Raumdecke von mindestens 30 Zentimetern.
Auch andere Gegenstände sollten den Wechselrichter nicht verstellen. Burkhard warnt davor, den Wechselrichter in einem verrumpelten Haushaltsraum aufzuhängen. „Die Kühlrippen können sehr heiß werden, da darf nichts leicht Brennbares in der Nähe sein“, sagt er. Und da vielen Anlagenbesitzern ein Überwachungssystem zu teuer ist, sollte der Wechselrichter auch noch möglichst da hängen, wo man jeden Tag vorbei kommt und einen Blick auf die Kontrollanzeige werfen kann. „Nichts ist schlimmer, als ein Wechselrichterausfall und keiner merkt es“, sagt Burkhard. Denn nach seiner Erfahrung ebbt die Aufmerksamkeit der Besitzer nach der ersten Freude über die Anlage schnell ab und die Fehlermeldungen am Wechselrichter bleiben unentdeckt.
Nervende Geräusche
So gesehen müsste der Wechselrichter möglichst nah am Wohnbereich montiert werden, damit eine Fehlermeldung sofort gesehen wird. Doch auch hier gibt es wieder Einschränkungen, denn im Betrieb gibt der Wechselrichter ein störendes Brummen, Klicken und Pfeifen von sich. Besonders die Lüftergeräusche nerven viele Anlagenbesitzer. Sie sind vergleichbar mit dem Geräusch eines PC-Lüfters, meist nur noch viel lauter. Eine Alternative sind hier lüfterlose Wechselrichter. Bei ihnen wird die Wärme ohne aktives Gebläse über die Kühlrippen abgeleitet. Das ist zwar leiser, dafür geht der Abkühlungsprozess wesentlich langsamer voran. „Für kleine Leistungen würde ein lüfterloser Wechselrichter reichen. Bei ihnen entsteht nicht so viel Wärme, wie bei den größeren Modellen“, sagt Schweikardt.
Er sieht einen eindeutigen Trend zu lüfterlosen Geräten. Denn ein Lüfter kühle zwar sehr effektiv, sei aber gleichzeitig mit eines der anfälligsten Bauteile im Gerät. „Und was ich nicht einbaue, kann nicht kaputt gehen“, sagt er. Gerade in der Landwirtschaft sind lüfterlose Geräte von Vorteil. Denn Getreidestaub und Ammoniakdämpfe aus der Stallluft sollten auf keinen Fall von einem Lüfter angesaugt und an der empfindlichen Elektronik des Wechselrichters vorbei geleitet werden. Auch der Lüfter selbst kann sich mit Schmutz zusetzen und ausfallen. Im Einfamilienhaus bedeutet das, einen möglichst staubfreien Ort zu wählen. Im Werkraum, wo auch mal Späne fliegen, ist ein Wechselrichter nicht richtig aufgehoben.
Doch auch wenn der Wechselrichter keinen Lüfter hat, geräuschlos ist er dann immer noch nicht. Die Taktung der Halbleiterschaltung klickt und die Elektronik gibt hohe Pfeiftöne von sich. Bei Wechselrichtern, die einen Trafo haben, kommt noch das typische Brummen dazu. „Wichtig ist es daher, den Wechselrichter nicht an einer Leichtbauwand zu montieren, denn diese könnte in Schwingungen geraten und die Geräusche im gesamtem Haus verteilen“, rät Adrian Häring, Produktmanager bei SMA.
Diebstahlgefahr beachten
Den Wechselrichter aufgrund der Geräusche nach draußen zu verbannen, ist eine schlechte Alternative. Denn das Gerät muss dafür die richtige Schutzart haben, also IP 54, die gegen Staubeinlagerungen und Spritzwasser schützt oder IP 65, bei der das Gerät auch einen Wasserstrahl unbeschadet übersteht. Aber selbst dann verzichten viele Installateure auf eine Außenmontage. Die Gefahr, dass er gestohlen wird, ist einfach zu groß. Zwar ist im privaten Bereich die Diebstahlquote noch lange nicht so hoch, wie bei Freiflächenanlagen, aber das liegt gerade daran, dass sich die Geräte größtenteils im Haus befinden.
Wer um eine Außenmontage nicht umhin kommt, sollte den Wechselrichter möglichst weit nach oben hängen, um ihn vor Vandalismus zu schützen. Am besten unter den Dachsims, dann bekommt er keinen Regen und nicht zu viel Sonne ab. Viele weitere Möglichkeiten, den Wechselrichter vor Diebstahl zu schützen, gibt es jedoch nicht. Einige sichern ihn mit Spezialschrauben am Mauerwerk, die sich mit herkömmlichem Werkzeug nicht entfernen lassen. Andere riegeln den Wechselrichter mit einem Metallbügel ab oder verwenden abschließbare Montageplatten. „Diese Vorrichtungen halten einen Dieb aber nicht wirklich auf“, meint Burkhard. Am besten sei immer noch die Montage im Inneren des Hauses, zum Beispiel im Keller oder, wenn es keinen gibt, dann in der Garage. Hauptsache, der Ort ist kühl und staubfrei. Das beschert dem Wechselrichter ein langes Leben.
