Der Hybrid-Wechselrichter für den Batteriespeicher Ihrer Solaranlage

Wer den Eigenverbrauch seines selbst produzierten Solarstroms erhöhen möchte, sollte seine Photovoltaikanlage mit einem Stromspeicher kombinieren. Ein sogenannter Hybrid-Wechselrichter kann dabei sowohl als Speicher wie als Wechselrichter fungieren. Erfahren Sie hier alles, was Sie über dieses Gerät wissen müssen und entdecken Sie, ob sich die Anschaffung für Sie lohnt.

Wozu dienen Wechselrichter?

<span class="highlight-section-blue">Eine Solaranlage erzeugt Gleichstrom (DC), der so nicht in das Hausnetz eingespeist werden kann. Schließlich benötigen die meisten elektrische Geräte Wechselstrom (AC) für ihren Betrieb. Um den produzierten DC in AC zu verwandeln, werden PV-Module an sogenannte Wechselrichter angeschlossen. Da es verschiedene Arten von Wechselrichtern gibt, dienen diese aber nicht nur zur Umwandlung der beiden Stromarten, sondern können auch andere Aufgaben übernehmen.</span>

Der Hybrid-Wechselrichter: Zwei Funktionen in einem

Ein Hybrid-Wechselrichter ist ein echter Alleskönner für Ihre PV-Anlage, denn er kann sowohl selbst produzierten Solarstrom in einem Batteriespeicher zwischenspeichern als auch den Verbrauch intelligent steuern. Damit können Sie den Eigenverbrauch Ihres eigenen Solarstroms erhöhen und unabhängiger von teuren Stromkosten werden.

Wer einen Hybrid-Wechselrichter installiert, kann einen hohen Eigenverbrauch zu möglichst geringen Investitionskosten realisieren und erspart sich die Anschaffung eines Batterie-Wechselrichters. Bei der Neuinstallation von Solaranlage und Batteriespeicher können Sie also ein Gerät anstatt zwei getrennter PV-Wechselrichter und Batterie-Wechselrichter anschaffen und so Geld sparen.

<span class="highlight-section-orange">Gut zu wissen: Die Nachrüstung eines zusätzlichen modularen Stromspeichers ist bei einer PV-Anlage mit Hybrid-Wechselrichter problemlos möglich. Achten Sie auf die entsprechende Kompatibilität des Hybrid-Wechselrichters.</span>

Welche Aufgaben übernimmt ein Hybrid-Wechselrichter noch?

Neben der Umwandlung von Gleich- in Wechselstrom fungiert ein Hybrid-Wechselrichter auch als echte Schaltzentrale. So kann er Aufgaben wie die Anlagenüberwachung, die Netzstabilisierung sowie die Leistungsoptimierung übernehmen, aber auch als Notstromaggregat bei Stromausfällen fungieren.

Anlagenüberwachung und intelligente Stromverteilung durch Hybrid-Wechselrichter

Moderne Hybrid-Wechselrichter verfügen über ein eingebautes Energiemanagementsystem, dass die auf dem Dach produzierte Energie möglichst intelligent verteilt. Das bedeutet: Je nach Tageszeit und individueller Verbrauchssituation entscheidet das System, ob der Hybrid-Wechselrichter den Solarstrom aktuell direkt im Haus zur Verfügung stellt, im Stromspeicher zwischenspeichert oder lieber ins öffentliche Stromnetz eingespeist.

Leistungsoptimierung durch den Hybrid-Wechselrichter

Das sogenannte MPPT - kurz für Maximum Power Point Tracking - ermöglicht eine möglichst lange maximal mögliche Leistung der Solaranlage. Mithilfe moderner Hybrid-Wechselrichter können sogar drei MPPs parallel getrackt werden und zum Beispiel unterschiedlich verschattete Bereiche der Solarmodule und der Stromspeicher unabhängig voneinander gesteuert und optimiert werden.

Notstromfunktion der Hybrid-Wechselrichter bei Stromausfällen

Ein Hybrid-Wechselrichter gewährleistet dank eines internen oder externen Batteriespeichers meist eine Notstromversorgung, wenn es zu einem Stromausfall kommt. Damit können beispielsweise medizinische Geräte oder technische Anlagen ohne Ausfall weiterbetrieben werden, da die Batterie des Hybrid-Wechselrichters in sekundenschnelle als Notstromaggregat dient.

Beachten Sie jedoch, dass die Versorgung aus dem Stromspeicher erst nach einer Latenz von etwa 5 Sekunden die Netzleistung ersetzen kann. Besonders sensible Geräte wie PCs sollten daher einen eigenen Akku besitzen, um diese Verzögerung auszugleichen.

Netzstabilisierung durch intelligentes Management der Hybrid-Wechselrichter

Dank seiner intelligenten Steuerung kann ein Hybrid-Wechselrichter bei Überkapazitäten Energie aus dem Netz aufnehmen. Das System kann aber auch bei Spitzenlastzeiten Strom aus dem Batteriespeicher oder von den Solarmodulen direkt zur Verfügung stellen. Beides trägt zur Stabilisierung des öffentlichen Netzes bei.

Wie funktioniert ein Hybrid-Wechselrichter?

Wie alle Wechselrichter wandelt ein Hybrid-Wechselrichter den von der PV-Anlage produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Dies ist notwendig, da in das öffentliche Stromnetz nur Wechselstrom eingespeist werden kann. Zudem benötigen auch die meisten hausinternen Geräte Wechselstrom.

Darüber hinaus übernimmt ein Hybrid-Wechselrichter die Funktion des Batterie-Wechselrichters. Wird also an sonnigen Tagen mehr Solarstrom produziert, als aktuell im Haushalt verbraucht wird, speichert das Gerät einen Teil der überschüssigen Energie zwischen. Dies kann in einer internen oder externen Speicherbatterie erfolgen, wobei der Gleichstrom aus den Solarmodulen direkt in seiner Form zwischengespeichert wird und Energieverluste durch eine doppelte Umwandlung vermieden werden.

Kann die Solarstromproduktion den aktuellen Bedarf nicht mehr abdecken, wird wiederum Strom aus dem Speicher entnommen und durch den Hybrid-Wechselrichter in nutzbaren Wechselstrom umgewandelt.

Der von der PV-Anlage produzierte Solarstrom wird also zunächst immer an den Hybrid-Wechselrichter geleitet und von dort verteilt. Je nach aktueller Lage entscheidet das interne System, ob der Solarstrom als Wechselstrom im Haushalt gebraucht wird, als Gleichstrom zwischengespeichert werden kann oder für die Einspeisung ins öffentliche Netz zu Wechselstrom umgewandelt wird.

Hybrid-Wechselrichter versus Batterie-Wechselrichter

Ein Hybrid-Wechselrichter ist auch ein Batterie-Wechselrichter, nur mit mehr Funktionen. Ein Batterie-Wechselrichter wird immer dann benötigt, wenn Energie zwischengespeichert werden soll. Während PV-Wechselrichter den Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln, um ihn im Haushalt nutzbar zu machen, kann in einer Batterie nur Gleichstrom (DC) gespeichert werden. Deshalb wandelt ein Batterie-Wechselrichter den Strom noch einmal um, wobei Energieverluste entstehen.

Der Hybrid-Wechselrichter überspringt die doppelte Umwandlung einfach und speichert den Strom von den Solarmodulen direkt. Die Anschaffung eines Batterie-Wechselrichters macht also nur dann Sinn, wenn Sie nachträglich einen Stromspeicher einbauen und bereits über einen funktionsfähigen Wechselrichter verfügen. Letzterer könnte natürlich auch gegen ein Hybrid-Wechselrichter ausgetauscht werden, was aber mit höheren Kosten verbunden ist. Hier können Sie eventuell auch zum günstigeren Batteriewechselrichter greifen, diese sind aber weniger effizient in der Leistung.

Warum es sinnvoll ist, Solarstrom zu speichern

Theoretisch kann man den gesamten Solarstrom, den man produziert, in das öffentliche Stromnetz einspeisen und so von der Einspeisevergütung profitieren. Da der Preis der gekauften Energie jedoch höher ist als der, den man durch die Einspeisung erhält, macht es Sinn, den eigenen Solarstrom möglichst selbst zu verbrauchen.

In der Regel ist der größte Stromverbrauch in privaten Haushalten jedoch in den Morgen- und Abendstunden zu verzeichnen. Also genau dann, wenn kein oder wenig Solarstrom produziert wird. Ein Stromspeicher macht den tagsüber produzierten Solarstrom hingegen jederzeit verfügbar und lohnt sich daher in vielen Fällen.

Beim Kauf Kosten und Nutzen abwägen

Solarspeicher sind also sehr sinnvoll, um den Eigenverbrauch an Solarstrom zu steigern. Allerdings sind sie mit hohen Kosten verbunden. Dabei gilt: je größer der Speicher, desto höher die Kosten. Bei der Wahl der Größe ist also auf verschiedene Aspekte zu achten, um den Eigenverbrauch so hoch wie möglich zu gestalten, aber den Stromspeicher auch nicht überzudimensionieren.

Generell gilt: Der Batteriespeicher sollte die Schwankungen zwischen dem tagsüber produzierten Solarstromangebot und der abendlichen/morgendlichen Nachfrage ausgleichen. Daher sollte er groß genug sein, aber nicht mehr.

Diese Kriterien spielen bei der Berechnung der idealen Kapazität eine wichtige Rolle:

• Jahresstromverbrauch in kWh; berücksichtigen dabei auch mögliche Großverbraucher (Wärmepumpe, Elektroauto, E-Bike ...), deren Anschaffung in Planung ist!
• Stromverbrauch pro Tag (24 Stunden), insbesondere der Bedarf von Abend- und Nachtstunden
• Leistung der Solaranlage (in kWp)

Für die Berechnung der optimalen Speichergröße gibt es zahlreiche Faustformeln sowie aufwendige Berechnungsmodelle. An dieser Stelle wollen wir Ihnen nur einige grobe Berechnungsmöglichkeiten und Empfehlungen vorstellen:

• Speichergröße anhand des Jahresstromverbrauchs

Entsprechend den Empfehlungen der Verbraucherzentrale Bundesverband sollten Sie pro 1.000 kWh Jahresstromverbrauch eine nutzbare Speicherkapazität von 1 kWh einkalkulieren. Bei einem Stromverbrauch von 3.500 kWh pro Jahr würde dies einer nutzbaren Speicherkapazität von 3,5 kWh entsprechend. Andere Quellen empfehlen bei gleichem Verbrauch dagegen Speicherkapazitäten von 5,1 kWh, da sie die Leistung der PV-Anlage mit einbeziehen.

• Speichergröße anhand des Verbrauchs in den Abend- und Nachtstunden

Da der Strom aus dem Batteriespeicher vor allem in den Abend- bis Morgenstunden benötigt wird, ist es sinnvoll, diesen Verbrauch näher unter die Lupe zu nehmen. Kontrollieren Sie daher eine Woche lang Ihren Durchschnittsverbrauch von 6 bis 18 Uhr sowie von 18 bis 6 Uhr an Ihrem Stromzähler und ermitteln Sie aus diesen Zahlen den prozentualen Nachtverbrauch. Dieser Verbrauch ist entscheidend für die Wahl der optimalen Stromspeicherdimension.

Achtung: Die angegebene Speicherkapazität Ihres Batteriespeichers entspricht nicht unbedingt der tatsächlichen Nutzkapazität, denn moderne Lithium-Ionen-Modelle sollten stets in einem optimalen Ladezustand betrieben werden. Nur wenn sie nie unter fünf Prozent sowie nicht längere Zeit auf 100 Prozent Ladezustand verbleibt, ist eine lange Lebensdauer garantiert. Die Speicherung und Entladung muss daher immer in regelmäßigen Zyklen zwischen fünf und 80 Prozent der Speicherkapazität gesteuert werden. Die tatsächliche Nutzkapazität liegt also unter der eigentlichen Speicherkapizität des Speichers, bei 10 kWh Speicherkapazität also bei circa 7,5 kWh.

Der Hybrid-Wechselrichter: Darauf sollten Sie beim Kauf achten

Entsprechend Ihrer Solaranlage und dem eigenen Strombedarf müssen Sie sowohl die Größe des Batteriespeichers wie auch die des Wechselrichters gut aufeinander abstimmen. Schließlich können Sie dank einer optimalen Kombination von Wechselrichter und Stromspeicher den Systemwirkungsgrad noch mal deutlich erhöhen.

Tipp: Lassen Sie sich beim Kauf gut beraten und informieren Sie sich z. B. bei der unabhängigen Stromspeicher-Inspektion 2023 der HTW Berlin (solar.htw-berlin.de/studien/stromspeicher-inspektion-2023/) über die Testergebnisse der aktuellen Modelle.

Weitere wichtige Aspekte, die Sie bei der Auswahl eines Hybrid-Wechselrichters beachten sollten, sind Wirkungsgrad, Lebensdauer und Kompatibilität.

Der Wirkungsgrad ist die wohl wichtigste Kennzahl, denn sie steht im direkten Verhältnis zum Stromertrag der Anlage. Im Idealfall sollte er zwischen 96 und 98 Prozent liegen.

Um den Wechselrichter möglichst wenig austauschen zu müssen, sollte die Lebensdauer des Geräts nicht weniger als 20 Jahre sein. Schließlich beträgt die Lebensdauer einer PV-Anlage in der Regel 30 Jahre oder mehr.

Die Kompatibilität mit den gängigen Stromspeichern spielt ebenfalls eine große Rolle. So erhalten Sie eine möglichst hohe Flexibilität bei einer eventuellen Nachrüstung mit einem zusätzlichen Speicher.

Fazit:

Ein Hybrid-Wechselrichter ist auf den ersten Blick nicht ganz billig. Dank seiner vielfältigen Managementfunktionen lohnt sich die Anschaffung bei einer Neuinstallation auf jeden Fall, da Sie so doppelte Kosten für PV- und Batterie-Wechselrichter einsparen und gleichzeitig von intelligenten Steuerungsmöglichkeiten profitieren. Bei der Nachrüstung eines Speichers müssen Sie dagegen abwägen, ob sich die Mehrkosten tatsächlich lohnen.

FAQ

Warum sind Batterie-Wechselrichter notwendig?

Solarstrom kann nur in Form von Gleichstrom gespeichert werden. Da im Haushalt jedoch größtenteils Wechselstrom benötigt wird, wandeln die PV-Wechselrichter den von den Solarzellen produzierten Gleichstrom in Wechselstrom um. Soll dieser nun gespeichert werden, muss er erneut umgewandelt werden. Ein Hybrid-Wechselrichter arbeitet dagegen effizienter.

Wann ist ein Hybrid-Wechselrichter sinnvoll?

Verbraucher, die ihren Eigenverbrauch steigern wollen, sollten ihren Solarstrom zwischenspeichern. Die effizienteste Möglichkeit, dies zu tun, bieten Hybrid-Wechselrichter, da sie den Gleichstrom sofort speichern und erst bei Notwendigkeit in Wechselstrom umwandeln. Ein separater Batterie-Wechselrichter sorgt durch die erneute Umwandlung von Wechselstrom hin zu speicherfähigen Gleichstrom dagegen für Energieverluste.

Was kostet ein Hybrid-Wechselrichter?

Billige Geräte sind schon für unter 1.000 Euro zu bekommen, aber bei qualitativ hochwertigen Hybrid-Wechselrichter renommierter Hersteller wie SMA, KOSTAL Plenticore oder Fronius sollte man mit Kosten zwischen 1.000 und 3.000 Euro rechnen.

Auf den ersten Blick sind Hybrid-Wechselrichter damit teurer als einfache Wechselrichter. Da sie jedoch sowohl die PV- wie auch die Batterie-Steuerung übernehmen, sparen Hausbesitzer im Endeffekt meist sogar mehr als 1.000 Euro gegenüber dem Kauf von getrennten PV- und Batteriewechselrichtern ein.