Wer eine PV-Anlage mit Speicher plant, stößt fast zwangsläufig auf den Begriff Hybrid-Wechselrichter. Gemeint ist ein einzelnes Gerät, das den Gleichstrom der Module in netzkonformen Wechselstrom umwandelt und zugleich eine Batterie be- und entlädt. Die Batterie bleibt dabei ein separates Bauteil, das über einen Gleichspannungsanschluss am Wechselrichter hängt.
Im Folgenden geht es um den Energiefluss in einem solchen System, um die Abgrenzung zum Batteriewechselrichter für AC-gekoppelte Anlagen, um die Abstimmung von Wechselrichter- und Batterieleistung und um die Funktion des Notstromausgangs.
Worin sich ein Hybrid-Wechselrichter unterscheidet
Ein reiner PV-Wechselrichter erfüllt nur eine Aufgabe: Er macht aus dem Gleichstrom auf dem Dach Wechselstrom, der am Netzanschluss zulässig ist. In einem Hybrid-Wechselrichter kommt ein bidirektionaler Gleichstromsteller für die Batterie hinzu. Das Gerät legt damit in jedem Moment fest, wohin der Solarstrom fließt – in den Haushalt, in die Batterie oder ins öffentliche Netz – und ob die Batterie gerade geladen oder entladen wird.
Der Vorteil dieser Bauart zeigt sich bei den Umwandlungsschritten. Jede Umwandlung zwischen Gleich- und Wechselstrom kostet Wirkungsgrad und damit Geld. Beim Hybrid-Wechselrichter wird Solarstrom erst beim Entladevorgang in Wechselstrom umgewandelt, also nur ein einziges Mal. Beim H3 Smart liegt der Spitzenwirkungsgrad vom Batteriestrom bis zur Netzeinspeisung laut Hersteller bei knapp 97,8 Prozent.
Die Alternative ist ein Batteriewechselrichter. Er arbeitet auf der Wechselstromseite, besitzt keinen PV-Eingang und lädt die Batterie aus dem Hausnetz. Diese AC-Kopplung ist der klassische Weg, wenn eine vorhandene PV-Anlage nachträglich um einen Speicher ergänzt werden soll. Fox ESS bietet dafür in der H1-Baureihe die AC1-Variante an, die dem Hybridgerät entspricht, aber ohne PV-Eingang auskommt. Ein ausführlicher Vergleich beider Konzepte steht im Beitrag „AC- oder DC-gekoppelter Speicher“.
Der Energiefluss über den Tag
Am Vormittag nimmt die Leistung der Module zu. Zunächst deckt der Hybrid-Wechselrichter den laufenden Verbrauch im Haus. Was darüber hinausgeht, geht in die Batterie. Ist diese voll oder der maximale Ladestrom erreicht, wird der Rest ins Netz eingespeist. Die Messwerte dafür liefert ein Energiezähler am Netzanschlusspunkt.
Am Abend dreht sich die Richtung um. Der Wechselrichter entlädt die Batterie genau in dem Umfang, in dem der Haushalt gerade Strom braucht. Batteriestrom ins Netz einzuspeisen, ist im Standardbetrieb nicht vorgesehen und nur bei bewusster Konfiguration möglich. Reicht die Leistung oder die Energie der Batterie nicht aus, deckt das öffentliche Netz die Differenz ab. Die Regelung reagiert im Sekundenbruchteil, für die Bewohner ist davon nichts zu bemerken.
Nachvollziehen lassen sich diese Flüsse über eine Monitoring-Plattform wie FoxCloud: Erzeugung, Verbrauch, Ladezustand und Netzbezug werden im Tages-, Wochen- und Monatsverlauf dargestellt. Das ist besonders hilfreich, wenn zu prüfen ist, ob die Batterie passend dimensioniert wurde.
Wechselrichter und Batterie aufeinander abstimmen
Drei Werte müssen zusammenpassen: die Leistung des Wechselrichters, Spannung und Leistung der Batterie sowie die Modulleistung auf dem Dach. Der Wechselrichter gibt vor, mit welcher Batteriespannung er arbeitet und mit welchem Strom er lädt; die Batterie bestimmt, wie viel Energie sie aufnimmt und wie schnell das geschieht.
Ein Beispiel für ein Einfamilienhaus: 10 Kilowatt Peak auf dem Dach, dreiphasiger Hausanschluss und ein abendlicher Verbrauch von etwa 8 bis 10 Kilowattstunden. Dazu passt ein dreiphasiger Hybrid-Wechselrichter mit 10 Kilowatt Nennleistung, etwa der H3-10.0-Smart, der laut Datenblatt bis 18 Kilowatt empfohlene DC-Leistung verarbeitet und über drei MPPT-Tracker verfügt. Als Speicher bieten sich zwei EK6 mit je 5,76 Kilowattstunden an, zusammen 11,52 Kilowattstunden; die Serie lässt sich auf bis zu vier Einheiten parallel erweitern, falls der Verbrauch später steigt.
Welche Batterie zu welchem Wechselrichter gehört
Alle genannten Hybrid-Wechselrichter arbeiten mit Hochvoltspeichern. Die passenden Serien sind modular aufgebaut: EK6 mit 5,76 Kilowattstunden pro Einheit und bis zu vier parallel, EK12 mit 11,52 Kilowattstunden pro Einheit und ebenfalls bis zu vier parallel, dazu die EQ-Serien mit Batteriemodulen von 3,20 Kilowattstunden (EQ3300) beziehungsweise 4,97 Kilowattstunden (EQ500-P), die in Reihenschaltung auf bis zu 19,20 beziehungsweise 44,73 Kilowattstunden erweiterbar sind.
Welche Kombinationen freigegeben sind, regelt die Kompatibilitätsliste des Herstellers zusammen mit dem Datenblatt des Wechselrichters. Ein Fachbetrieb prüft zusätzlich, ob die minimale Batteriespannung auch bei voller AC-Last noch erreicht wird; dieser Wert steigt mit der Wechselrichterleistung und ist für jedes Modell im Datenblatt angegeben.
Für den Alltag sind zwei weitere Kennzahlen entscheidend. Der maximale Lade- und Entladestrom des Wechselrichters bestimmt, wie rasch die Batterie gefüllt und wieder geleert wird; bei der H3-Smart-Serie sind es laut Datenblatt 50 Ampere, bei der H3-PRO-Serie 50 Ampere je Batterieeingang. Die Entladetiefe gibt an, welcher Anteil der Nennenergie tatsächlich zur Verfügung steht; EK6 und EK12 weisen 90 Prozent aus, die EQ5000-P 100 Prozent. Maßgeblich für die Auslegung ist die nutzbare Kapazität, nicht die nominelle.
Notstrom als Zusatzfunktion
Ein Hybrid-Wechselrichter mit EPS-Ausgang kann bei einem Netzausfall ausgewählte Verbraucher aus der Batterie weiter versorgen. Voraussetzung ist, dass der Notstromkreis bei der Installation getrennt aufgebaut wurde und in der Batterie eine Reserve vorgehalten wird. Notstrom und Ersatzstrom sind zwei unterschiedliche Konzepte; auseinandergenommen werden sie im Beitrag „Notstrom und Ersatzstrom mit Photovoltaik und Speicher“.
Fazit
Der Hybrid-Wechselrichter ist die kompakteste Umsetzung eines Wechselrichters mit Speicher: Ein Gerät steuert PV-Module, Batterie, Hausverbrauch und Netzanschluss. Bei Neuanlagen ist er der Standard, bei Bestandsanlagen übernimmt ein Batteriewechselrichter dieselbe Aufgabe auf der Wechselstromseite. Entscheidend für die Auslegung sind Phasenzahl, Wechselrichterleistung, Batteriespannung und der Verbrauch am Abend. Welche Variante – ein- oder dreiphasig – die richtige ist, erklärt der Beitrag „1-phasig oder 3-phasig? Den richtigen Wechselrichter wählen“.
Häufige Fragen
Was ist ein Wechselrichter mit Speicher?
In den meisten Fällen ein Hybrid-Wechselrichter: Er wandelt Solarstrom in Wechselstrom und lädt zugleich eine angeschlossene Batterie mit hohem Wirkungsgrad. Die Batterie ist ein eigenes Gerät, das über einen Gleichspannungsanschluss mit dem Wechselrichter verbunden wird.
Wodurch unterscheiden sich Hybrid- und Batteriewechselrichter?
Der Hybrid-Wechselrichter vereint PV-Eingang und Batterieanschluss in einem Gerät. Der Batteriewechselrichter besitzt keinen PV-Eingang und lädt die Batterie aus dem Hausnetz; eingesetzt wird er für die AC-gekoppelte Nachrüstung.
Kann ein vorhandener Wechselrichter um einen Speicher ergänzt werden?
Ja, mit einem Batteriewechselrichter auf der Wechselstromseite. Der bestehende PV-Wechselrichter bleibt dabei unverändert. Alternativ lässt sich der alte Wechselrichter durch ein Hybridgerät ersetzen.
Welche Wechselrichterleistung passt zu 10 kWp?
Für 10 Kilowatt Peak ist ein dreiphasiger Hybrid-Wechselrichter mit rund 10 Kilowatt Nennleistung üblich. Der H3-10.0-Smart ist laut Datenblatt mit bis zu 20 Kilowatt Modulleistung kompatibel.
Speist die Batterie am Abend ins Netz ein?
Im Standardbetrieb nicht. Der Wechselrichter entlädt die Batterie nur in Höhe des aktuellen Hausverbrauchs. Eine Einspeisung aus der Batterie ist eine gesonderte Betriebsart.
Funktioniert die Anlage auch bei Stromausfall?
Nur mit Notstromausgang und entsprechend aufgebauter Installation. Die Serien H1, H3 Smart, H3-M und H3 PRO verfügen laut Datenblatt über einen EPS-Ausgang.
