Vor 27 Jahren gingen 30 Exemplare des ersten Fronius Wechselrichters, des Fronius Sunrise, in Vorarlberg (Österreich) in Betrieb. Sie bilden seit 1999 den Kern einer außergewöhnlichen PV-Anlage mit Fassadenkonstruktion. Ein statistischer Ausreißer, denn die durchschnittliche Wechselrichter-Lebensdauer liegt bei der Hälfte. Wie kommt es, dass manche Stromumwandler älter werden als andere? Welche Faktoren spielen eine Rolle und wie können Sie die Lebensdauer Ihres eigenen Geräts erhöhen? Das und mehr erfahren Sie hier.
Den beiden Schwesterunternehmen doma vkw Energietechnik und der Ernst Schweizer GmbH gelang Ende der 90er-Jahre scheinbar ein absoluter Glücksgriff. Als PV-Anlagen-Installateur und nunmehriger Fronius Partner nahm die doma vkw Energietechnik 1999 die 49 kWp starke Fassadenkonstruktion am eigenen Standort selbstständig in Betrieb. Deren Herzstücke, über 30 Wechselrichter, liefern heute, 27 Jahre später, immer noch günstigen Sonnenstrom. Und das, obwohl die durchschnittliche Wechselrichter-Lebensdauer gerade einmal 10 bis 15 Jahre beträgt.
Zwei Ausfälle in 27 Jahren
Martin Frick, der heutige doma vkw-Geschäftsführer, erzählt: „Wir haben uns bewusst für Fronius entschieden. Der Sunrise war damals noch ein sehr junges Produkt, doch die Qualität hat uns über die Jahre hinweg überzeugt. Insgesamt sind in 27 Jahren zwei Wechselrichter ausgefallen. Das ist aber kein großes Problem. Wir haben drei auf Reserve gekauft. Der dritte Ersatzwechselrichter hängt immer noch lose da und wartet eigentlich darauf, dass er einen der anderen Wechselrichter ablösen darf.“
Austauschwechselrichter sind heute ein veraltetes Konzept. Stattdessen bieten renommierte Hersteller nachhaltigere, reparaturfähige Lösungen an. Doch woher kommt die Resilienz der in Vorarlberg verbauten Stromumwandler? Fest steht: Es handelt sich um keinen bloßen Zufall. Welche Maßnahmen Sie selbst bei sich zu Hause ergreifen können, um die Laufzeit Ihres Wechselrichters zu optimieren, zeigen wir Ihnen in fünf praktischen Tipps.
1. Temperatur
Einer der entscheidendsten Faktoren dafür, wie alt Ihr Wechselrichter werden kann, ist die Temperatur. Verallgemeinert lässt sich sagen, dass Wechselrichter es gerne kühl mögen. Das liegt an der empfindlichen Leistungselektronik: Kondensatoren und Transistoren reagieren sensibel auf Temperaturveränderungen. Während Wärme die chemischen Reaktionen im Geräteinneren beschleunigt, verlängert eine gemäßigte Gerätetemperatur die Lebensdauer elektrischer Bauteile.
Eine Faustregel lautet:
+ 10 °C = halbe Bauteillebensdauer vs. – 10 °C = doppelte Bauteillebensdauer
Wie viel Strom durch einen Wechselrichter fließt, beeinflusst seine Betriebstemperatur. Denn bei jeder Stromumwandlung, egal ob von Gleich- zu Wechselstrom oder umgekehrt, entstehen Verluste, die zu Wärmeentwicklung führen. Je höher die Last, desto höher die Verluste und damit einhergehend die Bauteiltemperatur. Ein Wechselrichter erreicht unter Volllast Gehäusetemperaturen von bis zu 70 °C.
Die Umgebungstemperatur spielt beim Wechselrichter ebenso eine zentrale Rolle. Höhere Temperaturen erschweren die Wärmeabfuhr über die eingebauten Kühlrippen und erhöhen gleichzeitig den elektrischen Widerstand. Umgekehrt erleichtert eine kühlere Umgebungstemperatur das Abführen der Verlustwärme. Um ihre Komponenten zu schützen, reduzieren viele Geräte ab ca. 50 °C Innentemperatur automatisch ihre Betriebsleistung – eine Funktion, die als Derating bekannt ist. Dabei drosselt der Wechselrichter seinen Output, um seine Innentemperatur in einem moderaten Bereich zu halten und die Elektronik zu schützen.
2. Qualität
Es liegt nahe, dass auf Langlebigkeit ausgerichtete und sorgfältig produzierte Produkte widerstandsfähiger sind als jene, die einzig Gewinnmaximierung zum Ziel haben. Eine einzelne minderwertige Komponente – etwa ein Kondensator – reicht, um die Gerätelebensdauer signifikant zu verkürzen. Aus diesem Grund sind ein ganzheitlich hohes Qualitätsbewusstsein und eine saubere Verarbeitung auf Bauteilebene entscheidend. Langlebige Kondensatoren, robuste Halbleiter und hochwertige Transformatoren sind neben umfassenden Härtetests der Schlüssel zu einer langen Wechselrichter-Lebensdauer.
Unsere Beispielanlage in Vorarlberg mit mehr als 30 Fronius Sunrise veranschaulicht, dass sich die Investition in hochqualitative PV-Komponenten in mehrerlei Hinsicht bezahlt macht. Nicht nur liefert die PV-Anlage seit 27 Jahren Strom, sie wurde sogar mit dem Europäischen Solarpreis ausgezeichnet. Geschäftsführer Martin Frick ist überzeugt: „Unser Fassadensystem in Kombination mit dem Fronius Sunrise war damals schon eine sehr innovative Lösung. Auch heute wollen wir unseren Kundinnen und Kunden immer das Beste, das Neueste, das Innovativste an Produkten bieten. Darum setzen wir sehr stark auf unseren Partner Fronius.“
Oftmals ist weniger mehr: Wer komplexe Leistungselektronik sparsam einsetzt, wird seltener von Ausfällen geplagt. Die Erklärung ist simpel: Weniger Bauteile bedeuten weniger potenzielle Fehlerquellen. Wussten Sie, dass PV-Anlagen mit Leistungsoptimierern eine höhere Störanfälligkeit aufweisen? Ein Grund mehr, warum Hersteller wie Fronius von Optimierersystemen abraten. Mehr dazu können Sie in diesem Blogeintrag erfahren.
3. Auslastung
Wie hart ein Wechselrichter arbeiten muss, beeinflusst seine Betriebstemperatur und damit einhergehend auch seine voraussichtliche Lebensdauer. Je mehr Strom durch den Wechselrichter fließt und umgewandelt wird, desto mehr Abwärme entsteht durch Umwandlungsverluste und erwärmt die Leistungselektronik.
Aber nicht nur dauerhafte Höchstleistungen belasten den Wechselrichter, auch ständige Leistungsschwankungen wirken sich negativ auf den Gerätestatus aus. Warum ist das so? Solarexperte Robert Reinbrech von Fronius International erklärt die Gründe: „Steigt und fällt die Auslastung des Wechselrichters stark, ändert sich automatisch die Betriebstemperatur. Das hat zur Folge, dass sich die Bauteile ununterbrochen ausdehnen und zusammenziehen – die Hauptursache für Verschleiß. Irgendwann kommt es zur Materialermüdung, zum Beispiel in Form von Mikrorissen.“
Nun lässt sich gegen Wolken, die sich vor die Sonne schieben und zu einer schwankenden Geräteauslastung führen, nichts ausrichten. Was Hausbesitzer/-innen allerdings machen können, ist, die Anlage richtig zu dimensionieren. Generell gilt: Die maximale Modulleistung sollte 150 % der Wechselrichterleistung nicht überschreiten. Für einen 10-kWp-Wechselrichter sollten Sie Module mit insgesamt höchstens 15 kWp montieren. Übersteigt die Leistung der Modulfelder diese Marke, arbeitet der Wechselrichter an sonnenreichen Tagen permanent unter einer hohen Last, die ihn auf Dauer in Mitleidenschaft ziehen könnte.
Auch hier geht die Anlage der Ernst Schweizer GmbH und der doma vkw Energietechnik mit gutem Beispiel voran. Der PV-Anlagen-Installateur achtete auf die idealen Einstrahlungsbedingungen und vermied Verschattungen.
4. Standort
Nicht jeder Ort eignet sich gleichermaßen für die Unterbringung eines Wechselrichters. Wie unter Punkt 1 beschrieben, entsteht beim Umwandeln von Strom Abwärme, die abgeleitet werden muss. Folglich mögen es dieWechselrichter eher kühl. Der ideale Standort sollte darüber hinaus trocken und gut belüftet sein. Darüber, ob ein Wechselrichter Staub und Nässe verträgt, informiert die Geräteschutzklasse mit ihrer IP-Zahl. „IP“ steht hierbei für „Ingress Protection“, was auf Deutsch „Eindringschutz“ bedeutet. Ab der Schutzklasse IP 65 sind Geräte gegen Staub und Strahlwasser aus jedem Winkel geschützt und eignen sich für den Einsatz im Außenbereich.
So lassen sich die Wechselrichter mancher Hersteller, wie etwa Fronius, draußen montieren. Lediglich unter direkter Sonneneinstrahlung leidet die Effizienz nahezu aller Wechselrichter und es kommt zum eingangs beschriebenen Derating. Eine Ausnahme bildet der Fronius Verto, ein Wechselrichter für Mehrfamilienhäuser und kleine bis mittlere Gewerbebetriebe, mit seiner Sonnenschutzabdeckung und aktiven Kühlung, bei der Innenraumlüfter warme Luft gezielt nach draußen abführen.
Über eine solche fortschrittliche Kühltechnologie verfügen die Fronius Sunrise Wechselrichter in unserer Vorzeigeanlage in Vorarlberg nicht. Sie stammen aus einer Zeit, als die passive Kühlung den technischen Standard darstellte. „Dabei erledigt die natürliche Konvektion – also das Aufsteigen warmer und das Absinken kühler Luft – den Wärmeabtransport. Das kann bei Platzmangel und einer engen Anordnung mehrerer Wechselrichter, besonders übereinander, zu Hitzestau führen. Die Betriebstemperatur steigt und die Langlebigkeit leidet“, erklärt Robert Reinbrech. doma vkw aber platzierte die Fronius Sunrise klug: Zwischen den einzelnen Geräten ist genügend Raum für eine freie Luftzirkulation.
5. Wartung
Die gute Nachricht gleich vorweg: Wechselrichter sind wartungsarm. Sie erledigen ihre Arbeit über viele Jahre hinweg, ohne dass die Anlagenbesitzer/-innen ihnen viel Beachtung schenken müssen. Mit ein paar wenigen Handgriffen lässt sich allerdings das Wechselrichter-Leben zusätzlich verlängern.
Solarprofi Robert Reinbrech hat ein paar nützliche Tipps parat: „Wie bei allen elektronischen Geräten lohnt es sich, ab und an die Lüfter und Kühlschlitze zu kontrollieren und gegebenenfalls vom Staub zu reinigen. Das erleichtert dem Wechselrichter das Abführen der Wärme. Wichtig ist, dabei behutsam vorzugehen. Im Zweifel können Sie die Wartung dem Profi überlassen.“ Weil Wechselrichter empfindliche Bauteile beinhalten, ist etwa der Einsatz von aggressiven Reinigungsmitteln tabu. Ebenfalls ums Temperaturmanagement dreht sich die nächste Empfehlung zur Überprüfung sämtlicher Anschlüsse, die allerdings zwingend ein Fachmann durchführen muss, da ansonsten die Gefahr eines lebensgefährlichen Stromschlags besteht. „Der Installateur kontrolliert bei einer Gerätewartung kurz, ob alle Kabel am Geräteboden oder an der Rückwand gut und sicher sitzen. Denn lockere Klemmen wirken wie ein Widerstand und sorgen für eine größere Hitzeentwicklung“, so der Fronius Solarexperte.
Wer Monitoring-Tools nutzt, kann etwaige Veränderungen und Probleme in der PV-Anlage ganz einfach in der App erkennen und proaktiv handeln. Generiert die Anlage trotz Sonnenschein plötzlich deutlich weniger Solarstrom als gewöhnlich, kann der Installateur zurate gezogen werden, um dem Problem auf den Grund zu gehen. Mit einer regelmäßigen fachkundigen Überprüfung können Sie auf Nummer sicher gehen. Bei der Gelegenheit bietet es sich an, Anlagenoptimierungen zu besprechen oder eventuell Stromspeicher, E-Mobilitäts- oder Wärmelösungen nachzurüsten.
Was Sie wiederum bei einigen Wechselrichtern, vorwiegend über Apps, selbstständig durchführen können, sind Updates. Es ist essenziell, diese zeitnah durchzuführen, um die Gerätefunktionalität und -sicherheit zu gewährleisten.
Wer aufmerksam bleibt, kann nur profitieren: Ungewöhnliche Geräusche und Gerüche sowie Warnleuchten geben klare Hinweise darauf, dass etwas nicht stimmt. In diesen Fällen ist immer eine Elektrofachkraft zu konsultieren. Auch, um möglichen Folgeschäden und Anlagenausfällen vorzubeugen.
Dass die doma vkw hier von einem riesengroßen Heimvorteil profitiert, liegt auf der Hand. Welche Wechselrichter könnten besser gepflegt und in Schuss sein als jene, die beim PV-Installateur persönlich ihre Arbeit verrichten?
Fazit
Kein Wechselrichter lebt ewig – mit einer sorgfältigen Auswahl des Produkts, einigen kleinen Kniffen und ein bisschen Aufmerksamkeit können Sie jedoch die Lebensdauer Ihres Stromumwandlers deutlich erhöhen.
Wechselrichter arbeiten am effizientesten in einer kühlen und gut belüfteten Umgebung. Das liegt daran, dass eine zu heiße Innentemperatur ihre empfindliche Leistungselektronik belastet, die Effizienz senkt und das Gerät langfristig schädigt. Genauso wichtig ist es, den zur Anlage passenden Wechselrichter auszuwählen. Generieren die Module langfristig mehr Solarstrom, als umgewandelt werden kann, führt dies zu einer Überlastung des Wechselrichters und wiederum zu hohen Betriebstemperaturen. Verfügt eine PV-Anlage über mehrere Wechselrichter, sind diese mit genügend Abstand voneinander zu platzieren. Andernfalls kann es zu Hitzestau kommen – Überhitzung im Geräteinneren ist die Folge.
Wer für saubere Lüfter und Kühlrippen sowie sicher verankerte Kabel und Klemmen sorgt und darüber hinaus die Gerätesoftware auf dem neuesten Stand hält, tut seinem Wechselrichter langfristig Gutes.
Zu guter Letzt bleibt: Alle Mühe ist vergebens, wenn ein wesentlicher Faktor nicht stimmt – die Qualität. Bei kaum einer anderen Investition trifft der Spruch „Wer billig kauft, kauft teuer“ besser zu als bei der Wahl des Wechselrichters. Eine einmalig höhere Investition, um im Gegenzug einige Jahre länger sorgenfrei und wartungsarm vom eigenen Sonnenstrom profitieren zu können, lohnt sich allemal. Das weiß auch Geschäftsführer Martin Frick von doma vkw: „Das Thema Nachhaltigkeit hat bei uns im Unternehmen natürlich einen sehr hohen Stellenwert. Es ist uns sehr wichtig, dass wir nicht nur an heute und morgen denken, sondern auch an die Zeiträume, die danach kommen. Daher suchen wir uns dementsprechend nachhaltige Partner, auf die wir uns jahre- und jahrzehntelang verlassen können. Und da ist Fronius mit Abstand die Nummer 1.“
