Wechselrichter

Alle Zeigefinger auf China?

Dieser Artikel lädt ein, Ansichten über die chinesischen CO₂-Emissionen so­wie über unsere Beiträge zum Klima­schutz zu überdenken.

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Definition: ein Gerät, welches eine Wechselspannung aus einer Gleichspannung herstellt, bzw. Wechselstrom aus Gleichstrom

Ein Wechselrichter ist ein elektronisches Gerät, welches aus einer Gleichspannung eine Wechselspannung herstellen kann. Wenn ein Verbraucher an die erzeugte Wechselspannung angeschlossen wird, entsteht also Wechselstrom aus Gleichstrom. Die gegenteilige Funktion wäre die eines Gleichrichters.

Man unterscheidet selbstgeführte und fremdgeführte Wechselrichter:

• Selbstgeführte Wechselrichter bestimmen selbst die Phase (also die genauen Zeiten der Spannungsmaxima und -minima) der erzeugten Wechselspannung. Sie sind geeignet, um Inselnetze aufzubauen. Beispielsweise kann in einem Ferienhaus ohne Anschluss an das öffentliche Stromnetz ein Wechselrichter die für diverse Elektrogeräte benötigte Wechselspannung mit Hilfe von Energie aus einer Batterie herstellen. Ebenso ist ein selbstgeführter Wechselrichter notwendig in einer batteriebasierten Notstromversorgung.
• Fremdgeführte Wechselrichter können elektrische Energie in ein vorhandenes Wechselspannungsnetz einspeisen. Sie richten sich nach der vom Netz vorgegebenen Phase, arbeiten also netzsynchron. Solche Wechselrichter werden beispielsweise benötigt, um Energie von einer Photovoltaik-Anlage (die eine Gleichspannung liefert) in das öffentliche Stromnetz einzuspeisen. Ebenfalls benötigt eine Windenergieanlage einen Wechselrichter, wenn der Generator nicht netzsynchron arbeitet, und sie dienen zur Bremsenergierückgewinnung (Rekuperation) in Elektrolokomotiven. Eine andere Anwendung sind Frequenzumrichter, bei denen eine Wechselspannung zunächst gleichgerichtet wird und damit dann ein Wechselrichter betrieben wird. Dies erlaubt die Kopplung von Wechselspannungsnetzen, die nicht synchron laufen oder gar unterschiedliche Frequenzen aufweisen.

Hochwertige Wechselrichter können einen sehr hohen Wirkungsgrad von über 98 % erreichen, zumindest in einem gewissen Bereich von Leistungen. Bei sehr kleiner Leistung (z. B. bei einer Photovoltaikanlage bei trübem Wetter) kann der Wirkungsgrad deutlich absinken. Moderne Solarwechselrichter sind daraufhin optimiert, in einem weiten Leistungsbereich sehr effizient zu arbeiten.

Jeder Wechselrichter ist für eine bestimmte Maximalleistung ausgelegt. Kleingeräte mögen nur einige Watt liefern, während zur Kopplung von Netzen Wechselrichter mit Leistungen von hunderten von Megawatt im Einsatz sind. (Die dafür benötigte Leistungselektronik hat in den letzten Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht.) Manche Geräte vertragen kurzzeitig eine wesentliche Überlast, beispielsweise wenn bestimmte Verbraucher (z. B. Elektromotoren) kurzzeitig einen hohen Anlaufstrom beziehen.

Es gibt auch sogenannte 4-Quadranten-Umrichter, die je nach Bedarf als Wechselrichter oder Gleichrichter arbeiten, also die Energie in verschiedenen Richtungen übertragen können. Sie erlauben es beispielsweise in einer Windenergieanlage, Strom vom Generator ins Netz einzuspeisen, aber auch beim Anlaufen kurzzeitig Energie vom Netz auf den Generator zu geben, der dann als Elektromotor läuft.

Siehe auch: Wechselstrom, Gleichstrom, Photovoltaik

Kategorie: elektrische Energie