Speicher Highlights Platz 4: Leistungselektronik für Batteriewechselrichter vom Fraunhofer ISE

Teilen

Anlässlich der Energy Storage Europe, die vom 13. bis 15 März in Düsseldorf stattfindet, hat pv magazine innovative Speichertechnologien der Aussteller von anerkannten Branchenexperten bewerten lassen. Das vollständige Ranking und die Kriterien stellen wir in der pv magazine energy + storage Sonderausgabe vor, die in Kooperation mit der Messe Düsseldorf erscheint. Bis zur Messe veröffentlichen wir sukzessive die Produkte und Projekte, die es auf die ersten 5 Plätze geschafft haben.

Speicher Highlights Platz 4: Leistungselektronik für Batteriewechselrichter vom Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Der Cell-Booster und die Leistungselektronik für das Projekt „Netefficient“ ermöglichen, so das Institut in seiner Einreichung, zum einen hohe Wirkungsgrade und zum anderen kleine Bauvolumen. Der Cell-Booster konvertiert die typische 48-Volt-Ausgangsspannung einer Niedervoltbatterie mit einem Wirkungsgrad von 97 Prozent auf 700 Volt, wie sie beispielsweise ein dreiphasiger Batteriewechselrichter am Eingang benötigt. Der Clou, so Stephan Liese, Teamleiter für verteilte Erzeugung und Speicherung am ISE, sei die hohe Frequenz, mit der der zur Konvertierung nötige Trafo betrieben werde. Diese Frequenz wird zudem noch moduliert. Marktüblich seien, so Liese, für einen vergleichbaren Einsatz Wirkungsgrade zwischen 90 und 95 Prozent. Außer zu einem höheren Wirkungsgrad trägt die hohe Frequenz dazu bei, die Bauform zu verkleinern.

Im Rahmen des Projektes Netefficient, mit dem der Anteil der erneuerbaren Energien auf der Nordseeinsel Borkum erhöht werden soll, hat das Institut einen Ein-Megawatt-Batteriewechselrichter gebaut. Dieser zeichnet sich, so Liese, dadurch aus, dass er Siliziumkarbid-Mosfet-Schalter benutzt, was auch wiederum zu hohen Wirkungsgraden von bis zu 98,5 Prozent und außerdem dazu führe, das Volumen klein zu halten. Die Elektronik für ein Megawatt Ausgangsleistung passe so in einen Standard-19-Zoll-Schaltschrank.

Grundsätzlich herrscht bei den Juroren der Tenor vor, dass die Einreichung technologisch interessant sei. „Aktuell verursachen die Wechselrichter in stationären Anwendungen rund doppelt so viele Verluste wie die Lithium-Ionen-Batterien selbst“, schreibt einer der Juroren dazu. Daher seien hohe Wirkungsgrade von so hoher Relevanz. Er sieht beim Fraunhofer ISE auch die Fähigkeit, die Technologie mit Industriepartnern in den Markt zu bringen. Zwei Juroren vermissen allerdings ein Konzept, wie die Markteinführung aussehen könne. Einer der Juroren stellt die Frage, ob die große Anzahl der Bauteile zu höheren Kosten führe.

Stephan Liese sagt auf Nachfrage gegenüber pv magazine, dass bereits von mehreren Herstellern auf dem Markt die Cell-Booster-Technologie genutzt werde. Grundsätzlich sind die Vorteile der Siliziumkarbid-Technologie schon seit langem bekannt und es gibt auch schon Solarwechselrichter, in denen sie eingesetzt werden. Hersteller zögern jedoch noch, weil die Kosten für diese Halbleiter noch immer relativ hoch sind. Dies könnte sich aber durch den aufkommenden Volumenmarkt der Elektromobilität ändern, so Liese.

Das Fraunhofer ISE stellt auf der Energy Storage Europe auf Stand 8b/B39 aus.

Die Jury:

  • Logan Goldie-Scot. Er leitet das Energy Storage Insight Team bei Bloomberg New Energy Finance.
  • Tobias Federico. Er ist Gründer und Geschäftsführer des Beratungsinstituts Energy Brainpool.
  • Dirk Uwe Sauer. Er ist Professor für elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik an der RWTH Aachen.
  • Julian Jansen. Er ist bei IHS Markit Technology Senior Market Analyst für den Batteriespeichermarkt.
  • Stephan Schnez. Er ist Senior Scientist im Bereich Corporate Research bei ABB in der Schweiz.