Ist kleiner besser?

Es soll der mit Abstand kleinste Photovoltaik-Wechselrichter der Welt werden. Etwa um den Faktor zehn kleiner als derzeit am Markt erhältliche Geräte, mit einem maximalen Volumen von rund 0,65 Litern. Das entspricht zum Beispiel der Größe eines kleinen Laptops. Gleichzeitig soll der Wechselrichter eine Leistung von mindestens zwei Kilowatt erreichen. Das entspricht einer Energiedichte von rund drei Watt pro Kubikzentimeter (50 Watt pro Kubikinch). Für heute am Markt erhältliche Strangwechselrichter sind 0,2 Watt pro Kubikzentimeter schon ein hoher Wert.

Die Vorgaben sind Teil eines Forschungswettbewerbs des Internet-Riesen Google in Zusammenarbeit mit dem Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), der sogenannten Little Box Challenge. Derjenige, der sich an alle Vorgaben hält (siehe www.littleboxchallenge.com) und das Gerät mit der höchsten Energiedichte einreicht, soll eine Million US-Dollar bekommen. Für die Teilnahme am Wettbewerb müssen sich Interessenten bis zum 30. September 2014 bei Google registrieren. Nach der Registrierung sollen die Teilnehmer bis zum 22. Juli 2015 eine technische Beschreibung einschicken. Aus diesen Einreichungen wird Google bis zu 18 Finalisten auswählen, die ihr Gerät dann bis Oktober 2015 für endgültige Tests im Testlabor in den USA abgeben müssen. Der Gewinner wird im Januar 2016 bekannt gegeben. Für Projekte von Universitäten will Google zusätzliche Fördergelder von bis zu 40.000 Euro je Projekt zur Verfügung stellen.

Google will mit dieser Initiative nun anscheinend auch in der Photovoltaikbranche neue Trends setzen: Wechselrichter sollen nach Ansicht des Konzerns vor allem kleiner werden. Warum, das erklärt Google auf der entsprechenden Webseite nur knapp: Man verspricht sich mehr Photovoltaikanlagen auf Wohnhäusern, effizientere Stromnetze und eine Versorgung mit Solarstrom auch in den entlegenen Regionen dieser Welt. Inwiefern die Größe der Wechselrichter dafür eine Rolle spielt, erklärt Google auf Anfrage nicht weiter. Nach Einschätzung des IEEE kann der Wettbewerb helfen, die Effizienz und die Zuverlässigkeit von Wechselrichtern zu verbessern und geringere Energiekosten zu ermöglichen. „Zum Beispiel könnte ein kleinerer Wechselrichter dabei helfen, preisgünstige Mininetze in fernen Teilen der Welt zu entwickeln, oder es Menschen ermöglichen, Strom aus der Batterie eines Elektroautos während eines Stromausfalls für die Beleuchtung zu verwenden“, so das IEEE.

Google als Trendsetter?

Bruno Burger, Wissenschaftler am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme, ist skeptisch, ob der Wettbewerb von Google und IEEE maßgeblich zur Verbesserung von Photovoltaik-Wechselrichtern beitragen wird. Bei dem Wettbewerb soll ein Strangwechselrichter mit einer Leistung von zwei Kilowatt entwickelt werden. „In dieser Leistungsklasse ist die Baugröße nicht entscheidend“, meint Burger. „Ich würde hier ein größeres Bauvolumen erlauben und stattdessen niedrigere Bauteiltemperaturen vorgeben, um so eine lange Lebensdauer zu erreichen.“ Die Baugröße sei eher bei Modulwechselrichtern wichtig, weil diese direkt am Solarmodul montiert werden. Da die Spezifikation der Größe in dieser Leistungsklasse weit von den Anforderungen des Marktes entfernt ist, werden sich etablierte Wechselrichterfirmen nach Einschätzung von Burger kaum beteiligen. Hinzu komme, dass eine professionelle Entwicklung erheblich mehr als das Preisgeld kostet. Deshalb werden sich wohl hauptsächlich Hochschulen und Forschungsinstitute am Wettbewerb beteiligen und die geforderte Miniaturisierung als wissenschaftliche Herausforderung annehmen.

Das Ziel des Wettbewerbs, die Baugröße von Wechselrichtern zu verkleinern, bewertet Burger aber als grundsätzlich nicht uninteressant. Mit geringerer Baugröße würden tendenziell auch die Kosten sinken, weil nur noch weniger Bauteile in das Gerät passen. Allerdings trete dieser Effekt erst mittel- bis langfristig ein. „Wenn die Geräte kleiner werden sollen, muss man auf neue Halbleiter wie Siliziumkarbid oder Galliumnitrid setzen.“ Diese brauchen aber noch etwas mehr Entwicklungszeit.