Partner für Demo-Projekt Mittelspannungs-Stringwechselrichter PV gesucht

Partner für Demo-Projekt Mittelspannungs-Stringwechselrichter PV gesucht

Fraunhofer ISE -Wechselrichter ermöglicht PV den Sprung von Nieder- zur Mittelspannung.

Gedacht – gemacht: Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme hat den weltweit ersten Mittelspannungs-Stringwechselrichter für Großkraftwerke vorgestellt. Mit einer echten Einspeisung ins Mittelspannungsnetz hat das Entwicklerteam bewiesen, dass eine höhere Spannungsebene für Photovoltaik-Wechselrichter technisch möglich ist. Damit sollen sich in Zukunft laut Fraunhofer bei passiven Bauteilen und Kabeln enorme Kosten- und Ressourcen einsparen lassen. Der neue Wechselrichter sei die Grundlage für eine völlig neue Generation von PV-Großkraftwerken, sei aber auch bei Windkraftanlagen, Elektromobilität oder Industrie gut einzusetzen. 

Mehr Volt – dünnere Kabel

Aktuelle PV-Stringwechselrichter arbeiten mit Ausgangsspannungen zwischen 400 VAC und 800 VAC. In dem vom Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz geförderten Projekt entwickelte das Fraunhofer ISE in Kooperation mit Siemens und Sumida einen Wechselrichter, der eine Anhebung der Ausgangsspannung in den Mittelspannungsbereich (1.500 V) bei einer Leistung von 250 kVA erlaubt. Möglich wurde dies durch den Einsatz von hoch sperrenden Siliciumkarbid-Halbleitern. Das Forschungsteam installierte außerdem ein Kühlkonzept mit Heatpipes, um eine effiziente Kühlung, mit weniger Aluminium zu realisieren. 

70 % geringerer Kabelquerschnitt

Enormes Einsparpotenzial durch dünnere Kabel  In einem typischen Photovoltaik-Kraftwerk sind Kilometer von Kupferkabeln verlegt. Hier sehen die Entwickler durch eine höhere Spannung erhebliches Einsparpotenzial: Bei einer Spannung von 1.500 VAC, sinkt der Kabelquerschnitt auf 35 mm², was den Bedarf an Kupfer um etwa 700 Kilogramm pro Kilometer reduziert. Prof. Dr. Andreas Bett, Leiter des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme erklärt dazu: „Unsere Ressourcenanalysen zeigen, dass mittelfristig Kupfer aufgrund der Elektrifizierung des Energiesystems ein knapper Rohstoff wird. Die Erhöhung der Spannung erlaubt einen sparsamen Umgang mit diesen wertvollen Ressourcen“.

Neue Normen

Mit dem Mittelspannungswechselrichter werden die aktuell bestehenden PV-spezifischen Normen verlassen – sie decken diesen Bereich nicht ab. Daher beschäftigt sich das Projektteam auch mit dem Thema Normen, die sich durch die Anhebung der Spannung ergeben. 

Partner für Demoprojekt gesucht

Nach erfolgreichen Tests mit der Einspeisung ins Mittelspannungsnetz sucht das Forschungsteam jetzt Partner für Feldtests. Das können Entwickler von Photovoltaik-Park oder Netzbetreiber sein. Neben dem Einsatz in der Photovoltaik ist der Schritt über die Grenzen der Niederspannung hinaus auch für Anwendungen wie Windkraftanlagen und Ladeinfrastruktur für größere Elektro-Fahrzeugflotten sowie für die E-Nutzfahrzeugladung interessant – eben überall dort, wo durch steigende Anlagenleistungen große Kabelquerschnitte benötigt werden.

M.Gorgus