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Forschung: Etappenziel in der Solarenergie
Materialkosten für kleine Netzwechselrichter deutlich gesenkt

Das Forschungsprojekt LeiKoBa meldet nach gut zwei Jahren das Erreichen eines wichtigen Zwischenziels.

Wechselrichter

Bild: Steca Elektronik GmbH/ BSW-Solar/Innovationsallianz

Die Materialkosten für kleine Netzwechselrichter konnten durch optimierte Bauteile, Bauart und eine verbesserte Grundkonstruktion um 22 Prozent gesenkt werden. Gleichzeitig steigerte man die Zuverlässigkeit.

Ohne jeden Zweifel gilt der Wechselrichter als eines der Kernstücke einer jeden Photovoltaikanlage. Über die Anlage erzeugten Gleichstrom wandelt er in netzkompatiblen Wechselstrom um. Im Hinblick auf die Gesamtkosten einer PV-Anlage spielt der Wechselrichter, mit durchschnittlichen Anschaffungskosten von ein- bis zweitausend Euro für ein Einfamilienhaus, eine nicht unwesentliche Rolle.

Materialkosten durch Topologie-Optimierung einsparen

Im Rahmen des Projektes verbesserten die Wissenschaftler die Topologie der Wechselrichter maßgeblich mithilfe von computerbasierten Simulationen. Dadurch ist es möglich, mehrere Treiber und Leistungshalbleiter einzusparen. Dies führt zu einer signifikanten Senkung der Kosten.

"Das Ergebnis ist ein schönes Beispiel dafür, wie durch Topologie-Optimierung Materialkosten eingespart werden können und damit die Wettbewerbsfähigkeit erhöht werden kann. Allerdings bedarf dies intensiver Innovationen, die nur innerhalb von Forschungsprojekten realisiert werden können", sagt Projektkoordinator Michael Müller, Head of Research der Steca Elektronik GmbH.

In der kürzlich beendeten ersten Phase konzentrierten sich die Wissenschaftler besonders auf die Zusammenschaltung der Bauelemente des Wechselrichters. Diese kann nun dank der anwendungsnahen Forschung in einem Prototyp getestet und vermessen werden.

Alternative Materialien und innovativen Gehäusekonzepte

 „Durch die enge Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft wie sie in der F&E für Photovoltaik realisiert wurde, ist eine besonders effiziente Identifikation von Innovationen und deren Umsetzung so möglich, dass eine Realisierung in Serienprodukten zeitnah möglich wird. So kann der Forschungs- und Produktionsstandort Deutschland international gestärkt werden und Arbeitsplätze gesichert werden“, fügt Michael Müller hinzu.

Alternative Materialien wie Halbleiter aus Siliciumkarbid (SiC) und innovative Gehäusekonzepte rücken bei den kommenden Arbeitsschritten in den Fokus der Forscher. Weitere Kostensenkungen will man dadurch realisieren.

Enge Kooperation zwischen Wissenschaft und Wirtschaft

Neben dem Systemtechnikhersteller Steca Elektronik arbeiten an dem Projekt das Fraunhofer Institut für Solare Energiesysteme (ISE) in Freiburg sowie die Hochschule Kempten. Ziel ist die Entwicklung von neuartigen Ansätzen zur signifikanten Steigerung der Funktionalität bei gleichzeitiger Kostenreduktion von Systemtechnik für Photovoltaikanlagen. Die neuen Technologien sollen auf breiter Basis eingesetzt werden – angefangen bei netzgekoppelten Systemen über Eigenverbrauchssysteme bis hin zu Hybridsystemen mit und ohne Batteriespeicher.

Ähnliche Ziele verfolgte auch das kürzlich abgeschlossene Projekt PV-Pack von SMA, den Fraunhofer Instituten ISE und IFAM sowie Phoenix Contact (ep berichtete). Wissenschaftlern gelang es eine optimierte Kühlungs-, Verbindungs- und Aufbautechnik für effiziente, schnell getaktete und hochintegrierte PV-Wechselrichter der Leistungsklasse 10 bis 40 Kilowatt zu entwickeln.

 LeKoBa ist eines von 13 Projekten der Initiative F&E für Photovoltaik, mit der die Bundesregierung im Rahmen des 6. Energieforschungsprogramms die Entwicklungsanstrengungen der Photovoltaik-Industrie in Deutschland unterstützt. Bis Herbst 2018 soll das Projekt noch laufen.

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