Photovoltaik-Produkte müssen für den Einsatz in extremen Klimazonen angepasst werden. Der Forschungsverbund PV-Leo hat sich die Weiterentwicklung von Photovoltaik-Wechselrichtern für diese Bedingungen zum Ziel gesetzt. So solle selbst in den unwirtlichen Regionen der Welt ein nachhaltiger Betrieb von Photovoltaik-Anlagen ermöglicht werden. Am Mittwoch verkündeten die Partner nun erste Erfolge. „Mit neuartigen Siliziumkarbid-Halbleitern und Ferritmaterialien ist es uns schon jetzt gelungen, die Schaltfrequenz zu erhöhen und den Materialeinsatz zu reduzieren“, sagt Heiko Faßhauer vom Wechselrichter-Hersteller Kaco New Energy, der das Projekt koordiniert. Gemeinsam mit einem angepassten Kühlkonzept werde so eine hohe Zuverlässigkeit der Photovoltaik-Wechselrichter auch bei extremen Wetterbedingungen gewährleistet.
Überdies sorgten Design und neuer Halbleiter auch für eine steigende Leistungsdichte. Aufgrund der zu erwartenden sinkenden Preise für Siliziumkarbid-Halbleiter reduzierten sich auch die Gesamtkosten des Systems. „Das senkt die Einstiegshürde und macht Photovoltaik auch in Regionen attraktiv, die wirtschaftlich nicht so stark dastehen“, so Faßhauer weiter. Die höhere Leistungsdichte ließen ein kompakteres Design zu. Die Geräte würden zudem leichter und ließen sich damit einfacher transportieren und montieren.
Bis zum Projektende wollen die Partner einen 25 Kilovoltampere Wechselrichter-Demonstrator entwickeln und bauen, dessen Leistungsdichte bei einem Kilogramm pro Kilowatt liegt, wie es weiter hieß. Der Forschungsverbund konzentriere sich daher auf die neuartigen Leistungshalbleiter aus Siliziumkarbid und neuartige Drosseln für die Schaltfrequenzen von 50 und 100 Kilohertz. Es sei bereits ein Konzept für eine sogenannte zweiphasige interleaved Drossel für den Hochsetzsteller entwickelt worden. Gegenüber herkömmlichen Lösungen lasse sich das Volumen um rund 30 Prozent verringern. Auch das Gewicht der Wechselrichter sinke damit deutlich. Der Anteil der Drosseln am Gesamtgewicht der Photovoltaik-Wechselrichter liege bei den neuen Geräten bei 20 bis 30 Prozent. Die Forscher wollen dies genauso wie das Kühlystem weiter optimieren. Damit glauben sie, ihr Projektziel erreichen zu können.
Dem Forschungsverbund PV-LEO gehören neben Kaco auch Infineon Technologies, Sumida Components & Modules sowie das Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) an. Das Projekt wird mit staatlichen Mitteln gefördert.
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