Forscher entwickeln kostengünstige PV-Wechselrichter

Freiburg - Als zentrales Element einer Photovoltaik-Anlage wandelt der Wechselrichter den Gleichstrom in netzverträglichen Wechselstrom um. Forscher des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE haben mit Partnern untersucht, wie eine neue, kostenoptimierte Generation von PV-Wechselrichtern aussehen kann.

Wirkungsgrad und Zuverlässigkeit der Solaranlagen werden wesentlich von den Eigenschaften des Photovoltaik (PV)-Wechselrichters bestimmt. Bislang steht bei der Forschung meist die Erhöhung der Leistungsdichte durch den Einsatz neuster Halbleitertechnologien und Schaltungstopologien im Fokus. Forscher des Fraunhofer ISE zeigen, wie in Zukunft kostengünstigere Wechselrichter produziert werden können.

Kostengünstige Wechselrichter der Leistungsklasse 10 bis 40 kW
Im Projektnamen steckt das Ziel: "PV-Pack: Optimierte Kühlungs-, Verbindungs- und Aufbautechnik für effiziente, schnell getaktete und hochintegrierte Photovoltaik-Wechselrichter der Leistungsklasse 10 – 40 kW". Um dieses zu erreichen hat sich mit der SMA Solar Technology AG, dem Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung IFAM, der Phoenix Contact GmbH & Co. KG und dem Fraunhofer ISE ein hochqualifiziertes Konsortium zusammengefunden.

Höhere Wirkungsgrade
Den Projektpartnern ist es gelungen, kostengünstige am Markt verfügbare Technologien aufzugreifen, diese zu modifizieren und optimal kombiniert in einem Gesamtgerätekonzept zu vereinen. Der maximal gemessene Wirkungsgrad des entwickelten Wechselrichters, inkl. Eigenverbrauch, beträgt 98,8 Prozent und der europäische Wirkungsgrad des Gesamtgeräts liegt bei 98,3 Prozent. Die Reduktion des Volumens konnte im Wesentlichen auch durch den Einsatz von kleineren mechanischen und elektromechanischen Komponenten erreicht werden. Dadurch wurde ein Gesamtgewicht inkl. Gehäuse von 58,5 kg bei einem Bauraum von 110 Litern erreicht.

Temperaturzonen ermöglichen Einsatz preiswerter Bauteile
Zentrales Element des hochintegrierten Konzepts ist der sogenannte "Heiße Kern". Durch die Abkopplung des Kühlkörpers vom Gehäuse konnten die Entwickler das maximale Temperaturniveau um 30 Prozent anheben und in Verbindung mit Sintermaterialien den Materialeinsatz maßgeblich reduzieren. Das Aufbaukonzept beinhaltet unterschiedliche Temperaturzonen, welche sich durch die Art der Kühlung, die maximalen Temperaturen und die IP-Schutzklassen differenzieren. So lassen sich die kühleren Zonen nutzen, um kostengünstige Bauteile mit geringeren Temperaturanforderungen einzusetzen.

Über das Projekt PV-Pack
Das im Jahre 2014 gestartete Projekt "PV-Pack" hatte eine Laufzeit von drei Jahren und wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 1,9 Millionen Euro gefördert. Mit dieser Summe unterstützt das BMBF im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung und auf der Grundlage des Programms IKT2020 Forschungs- und Entwicklungsprojekte zur Leistungselektronik am Standort Deutschland.