Wechselrichter sind das Herzstück zahlreicher elektronischer Anlagen, in denen Gleichstrom in Wechselstrom umgewandelt wird. Sie sind unverzichtbar, aber technische Begrenzungen haben bisher ihre volle Leistungsfähigkeit eingeschränkt. Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE hat in enger Kooperation mit Siemens und Sumida einen technologischen Durchbruch erzielt, der die Wechselrichter-Einschränkung aufhebt und somit bahnbrechende Vorteile für die Energiewirtschaft bringt.
Wechselrichter: Das Herzstück elektronischer Anlagen
Wechselrichter spielen eine entscheidende Rolle in zahlreichen technischen Anlagen und elektronischen Geräten. Sie sind unverzichtbar, wann immer eine Umwandlung von Strömen von Gleichstrom in Wechselstrom erforderlich ist. Als zentrale Komponenten gewährleisten sie den reibungslosen Betrieb von Gerätschaften, wobei sie gleichzeitig eine Limitierung ihrer eigenen Leistungsfähigkeit darstellen.
Der Durchbruch: Mittelspannungs-Stringwechselrichter
In enger Zusammenarbeit mit Siemens und Sumida hat das Fraunhofer ISE den weltweit ersten Mittelspannungs-Stringwechselrichter für Großkraftwerke entwickelt. Diese wegweisende Neuerung verspricht erhebliche Kosteneinsparungen und eine nachhaltige Verbesserung der Energieeffizienz.
Photovoltaik-Strom in die Mittelspannungsebene einspeisen
Die Innovation des Mittelspannungs-Stringwechselrichters ermöglicht erstmals die direkte Einspeisung von Photovoltaik-Strom in die Mittelspannungsebene des Stromnetzes. Dieser Fortschritt hat das Potenzial, den Bedarf an passiven Bauteilen und Kabeln in erheblichem Maße zu reduzieren.
Bislang konnte die Ausgangsspannung von Wechselrichtern laut dem Fraunhofer ISE nur zwischen 400 VAC und 800 VAC liegen. Der neue Prototyp hebt diese Grenzen auf und erreicht eine Ausgangsspannung von beeindruckenden 1.500 VAC bei einer Leistung von 250 kVA. Dieser Fortschritt basiert auf dem Einsatz von hochsperrenden Siliziumkarbid-Halbleitern und einer innovativen Kühlung mittels sogenannter Heatpipes. Diese Technologie zeichnet sich nicht nur durch hohe Effizienz, sondern auch durch eine geringere Verwendung von Aluminium aus.
Wechselrichter: Anpassung an den Fortschritt in der Solarenergie
Während die Leistung von Solarparks seit Jahren stetig steigt, haben herkömmliche Wechselrichter bisher Schwierigkeiten, mit diesem Fortschritt Schritt zu halten. Dies ist größtenteils auf technische Herausforderungen zurückzuführen, da die Herstellung eines hocheffizienten und kompakten Wechselrichters auf Basis von Silizium-Halbleitern eine komplexe Aufgabe darstellt. Zusätzlich mangelte es bisher an spezifischen Normen, die die Leistungsfähigkeit der Wechselrichter regeln.
Parallel zur Entwicklung des technischen Prototyps setzt sich das Fraunhofer ISE im Projekt „MS-LeiKra“ aktiv für eine Erweiterung der Normen ein, um den Wechselrichter-Technologien den erforderlichen Rahmen zu geben und ihre Anwendung in verschiedenen Bereichen zu ermöglichen.
Höhere Spannung, weniger Kabelbedarf
Die höhere Ausgangsspannung des neuen Wechselrichters ermöglicht bei gleicher Leistung die Senkung der Stromstärke, was wiederum einen geringeren Kabelquerschnitt erfordert. Ein herkömmlicher Stringwechselrichter mit einer Leistung von 250 kVA erforderte bisher eine mögliche Ausgangsspannung von 800 VAC, wofür ein minimaler Kabelquerschnitt von 120 mm² erforderlich war. Durch die Erhöhung der Spannung auf die jetzt möglichen 1.500 VAC kann der Kabelquerschnitt auf lediglich 35 mm² reduziert werden.
Dies hat weitreichende Auswirkungen auf die Kosten, insbesondere bei großen Solarparks, in denen große Mengen an Kabeln verlegt werden. Die neuen Wechselrichter versprechen erhebliche Einsparungen und eine nachhaltige Senkung des Kupferbedarfs.
Bei einem derzeitigen Kupferpreis von rund 8,31 Euro pro Kilogramm Kupfer ergibt sich eine erhebliche Einsparung von 5.817 Euro für jeden Kilometer Kabel. Dies hat nicht nur Auswirkungen auf die Wirtschaftlichkeit von Solarparks, sondern trägt auch zur nachhaltigen Reduzierung der Umweltauswirkungen bei.
Einsatzmöglichkeiten in verschiedenen Branchen
Die Anwendung des Konzepts ist nicht auf Solarparks beschränkt. Es erstreckt sich auf eine Vielzahl von Branchen, darunter Windkraftanlagen, Elektromobilität und die Industrie. Die Übertragbarkeit dieser Technologie auf verschiedene Bereiche eröffnet vielfältige Möglichkeiten zur Steigerung der Energieeffizienz und Kosteneinsparungen.
Schlussfolgerung
Die Aufhebung der Wechselrichter-Einschränkung durch das Fraunhofer ISE und Siemens ist von großer Bedeutung für die Energiewende und den Ausbau erneuerbarer Energien in Deutschland. Sie verspricht nicht nur direkte Auswirkungen auf den Ausbau der Energieversorgung selbst, sondern trägt auch dazu bei, die Stromkosten für Verbraucher zu dämpfen.
Die Senkung der Investitionskosten für Kraftwerke hat positive Auswirkungen auf die Verbraucher, da die Kosten für den Bau dieser Anlagen als Netzentgelte auf deutsche Haushalte umgelegt werden. Wenn die Investitionskosten sinken, während die Stromausbeute der Projekte gleich bleibt, wird dies zu niedrigeren Strompreisen führen. Damit werden erne
24.10.2023 © Photovoltaik Vermittlung NEWS