Wechselrichter mit oder ohne Trafo - wo liegen die Unterschiede?



Worin unterscheiden sich die Wechselrichter mit und ohne Trafo?

Beim Trafo spricht man vom klassischen Transformator, der im Wechselrichter verbaut sein kann. Bei trafolosen Wechselrichter wird darauf aber gänzlich verzichtet. Der Trafo im Wechselrichter bewirkt eine galvanische Trennung im Gerät. Die Wechselstromseite ist somit nicht direkt mit der Gleichstromseite verbunden. Sie sind galvanisch voneinander getrennt. Lange Zeit wurde dadurch vor allem eine hohe Sicherheit versprochen. Ein Fehler oder eine Überspannung auf der Netzseite kann aufgrund der galvanischen Trennung nicht direkt auf die PV-Anlage übertragen werden.

Bei trafolosen Wechselrichtern sieht das anders aus. Da kein Trafo eingesetzt wird, gibt es auch keine galvanische Trennung. Es gibt auf der Gleichstromseite also immer auch einen Wechselstromanteil. Die beiden Seiten nehmen gegenseitig Einfluss aufeinander. Auch der Verlauf des Generatorpotentials folgt beim trafolosen Gerät einer Sinuskurve wie wir in folgender Grafik sehen.



Grafik: SMA Solar Technology


In folgender Grafik können wir die Unterschiede nochmal in einem vereinfachten Blockschaltbild sehen. Im rechten Bild mit Trafo. Links hingegen die Variante ohne Trafo aber mit zusätzlicher Fehlerstromerkennung. Hier haben wir zudem die durchgehende Erdverbindung vom Netz auf den PV Generator, der zu dem oben erwähnten Verlauf des Generatorpotentials führt.


Grafik: SMA Solar Technology


Aber wenn die Sicherheit scheinbar bei Trafo-Wechselrichter höher ist und damit auch groß Werbung gemacht wurde, wieso werden dann heute kaum mehr Geräte mit Trafo installiert? Um das beantworten zu können, sehen wir uns mal die Vor- und Nachteile der beiden Typen an.



Vor- und Nachteile von Wechselrichtern mit Trafo


Vorteile:


- Galvanische Trennung: Wechselstromseite und Gleichstromseite sind galvanisch voneinander getrennt. Fehlerströme und Überspannungen wirken sich nicht auf die andere Seite aus.


- Isolationsmessung während dem Betrieb: Aufgrund der galvanischen Trennung kann bei Trafowechselrichtern auch im Betrieb der Isolationswiderstand am PV Generator überprüft und gemessen werden. Bei trafolosen Wechselrichtern ist das im Betrieb nicht mehr möglich. Einzig die Fehlerstromerkennung ist dann aktiv.


- Modulerdung möglich: Gewisse Module benötigen unbedingt eine Polerdung. Bei Trafogeräten ist die Erdung der Module am Plus- als auch am Minuspol möglich.




Nachteile:


- Der Wirkungsgrad: Ein Trafo hat durch seine Verluste im Betrieb einen großen Nachteil. Dadurch sinkt der Wirkungsgrad erheblich im Vergleich zu trafolosen Geräten.


- Das Gewicht: Wer schonmal einen Trafo in der Hand hatte, weiß wie schwer dieser ist. Auch entsprechende Trafos für Wechselrichter bringen ein entsprechendes Gewicht mit was sowohl die Installation schwieriger macht aber auch viel Platz im Gerät benötigt.


- Die Kosten: Man kann nicht pauschal sagen, dass trafolose Wechselrichter immer die günstigeren sind. Das Material für den Trafo verursacht aber natürlich auch zusätzliche Kosten. Die alternativen Komponenten für die trafolose Variante sind meist preiswerter.



Warum werden nun kaum noch Trafowechselrichter eingesetzt?

Der Markt hat sich weiterentwickelt. Der Konkurrenzkampf wurde immer härter weshalb vor allem auch der Wirkungsgrad immer als Gradmesser hergenommen wurde und zwischen den Herstellern verglichen wurde. Und hier hat man sich mit den Trafo-Wechselrichter schwer getan. Man kommt aufgrund der Verluste des Trafos nicht mehr an den Wirkungsgrad von trafolosen Geräten ran.

Zudem konnte der schwere Trafo im Gerät auch nicht mehr wirklich als Innovation verkauft werden. Er wirkte eher altmodisch und wurde als Technik von gestern angesehen sobald die leichteren trafolosen Geräte mit besserem Wirkungsgrad auf den Markt kamen. Die Sicherheitsbedenken konnten größtenteils auch beseitigt werden. Kleine Unterschiede gibt es nach wie vor. Die galvanische Trennung hatte in dieser Hinsicht durchaus auch seine Vorteile. Die Sicherheitsaspekte sind aber keinesfalls kritisch. Durch zusätzliche Schutzmaßnahmen im trafolosen Gerät sind auch diese Systeme sicher im Betrieb.


Einen ganz entscheidenden Punkt haben wir aber noch vergessen weshalb sich die trafolosen Geräte immer weiter am Markt durchgesetzt haben. In den Vorteilen wurde bereits erwähnt, dass der Trafowechselrichter auch dann eingesetzt werden kann wenn Module eine Polerdung erfordern. Das ist meist bei Dünnschichtmodulen der Fall. Besonders hier hatte der Trafowechselrichter in der Vergangenheit sehr häufig eingesetzt. Da Dünnschichtmdodule aber auch immer mehr durch kristalline Module ersetzt werden, wird auch die Notwendigkeit der Polerdung immer weniger. Dann können auch problemlos trafolose Geräte eingesetzt werden.

Dieser Wandel war also definitiv auch ein entscheidender Grund weshalb die Nachfragen an Trafowechselrichtern zurück ging.

Die Sache mit der Polerdung ist aber auch immer noch ein Grund weshalb Trafogeräte überhaupt noch installiert werden. Es gibt zwar bereits Zusatzeinheiten, die installiert werden können um auf die Polerdung verzichten zu können. Grundsätzlich verwendet man für diese Art von Modulen mit Polerdung aber einen Trafowechselrichter.




Wenn wir einen Blick in die Zukunft werfen, ist zu erwarten, dass die Entwicklung so weitergeht. Die Zahlen an Neuinstallationen mit Trafowechselrichtern nehmen weiterhin ab. Auch die Installationen von Modulen, die eine Polerdung benötigen gehen zurück da weiter verstärkt auf kristalline Module gesetzt wird. Auch Altanlagen werden bei einem Wechselrichtertausch wenn die Möglichkeit besteht meist mit einem trafolosen Wechselrichter nachgerüstet. Wir werden sie schon noch ab und an sehen, die Trafo-Wechselrichter. Besonders die Unterschiede im Wirkungsgrad führen aber dazu, dass trafolose Wechselrichter auch in Zukunft definitiv die erste Wahl bleiben.