Projekt „StABIL“: Neuartige netzbildende Photovoltaik-Wechselrichter für einen sicheren Betrieb

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Einen spannungseinprägenden Photovoltaik-Wechselrichter mit hoher Lebensdauer wollen Kaco New Energy, Infineon Technologies und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickeln: Sie haben für das „StABIL“ getaufte Forschungsprojekt ein Konsortium gegründet. Wie der Name schon verrät, geht es dabei vor allem um die Sicherstellung der Netzstabilität. Vor dem Hintergrund, dass solche Dienstleistungen momentan vor allem von konventionellen Kraftwerken erbracht werden, die jedoch in absehbarer Zukunft abgeschaltet werden sollen. Dann müssen Photovoltaik-Wechselrichter bereit sein, um wenigstens einen Teil der Netzstabilität sicherzustellen. Netzbildende Wechselrichter werden das Netz nicht nur im Normalbetrieb, sondern auch bei Großstörungen stabil halten.

Doch dafür gibt es noch Forschungs- und Entwicklungsbedarf, insbesondere hinsichtlich der nötigen Anpassung von Hardware und Software sowie der zukünftig auftretenden Belastungen der Geräte, wie es von den Forschern des Fraunhofer ISE heißt. Der volle Name des nun gestarteten Projekts lautet dabei »Zukunftsfähige Photovoltaik-Stromrichter – Auslegung, Belastungsanalyse und Innovationen für hohe Lebensdauer“ (StABIL). Es gehe zunächst darum, die auftretenden Belastungen eines zu entwickelnden netzbildenden Photovoltaik-Wechselrichters zu analysieren. Die Ergebnisse sollen dann auf eine optimierte, langlebige Auslegung der Hardware übertragen werden.

In Labortests wollen die Projektpartner verschiedene Belastungsszenarien nachahmen, denen netzbildende Photovoltaik-Wechselrichter zukünftig ausgesetzt sein werden. Daraus ließen sich Rückschlüsse für eine optimale und kosteneffiziente Dimensionierung, insbesondere der Leistungshalbleiter, ziehen. Im zweiten Schritt ist dann eine Messkampagne im Feld geplant: Dazu sollen die neu entwickelten netzbildenden Photovoltaik-Stromrichter unter realen Bedingungen im Solarpark „Dürbheim“ getestet werden. Aus diesen Ergebnissen ließen sich dann typische Belastungsprofile, sogenannte „Mission Profiles“, abgeleiten. Gemeinsam mit den bereits zuvor identifizierten zukünftigen Belastungen sollen sie dann wiederum im Labor analysiert werden. Aus dieser Rückkopplung werden Empfehlungen einer optimierten Auslegung für eine hohe Lebensdauer der Geräte und ihrer Komponenten abgeleitet, wie die Freiburger Forscher weiter erklärten.

Das Fraunhofer ISE wird bei dem Projekt „StABIL“ für die Analyse der Belastungen mittels Labormessungen und Felduntersuchungen sowie der Definition der daraus resultierenden Auslegungsvorschriften für lebensdaueroptimierte Wechselrichter verantwortlich sein. Infineon soll die Überlastfähigkeit und Lebensdauer der Halbleiter-Module für die Belastungen des netzbildenden Betriebs optimieren. Währenddessen wird sich Kaco um die Erforschung und Entwicklung der netzbildenden Regelung für den Photovoltaik-Betrieb und deren Übertragung auf die Photovoltaik-Wechselrichter kümmern.

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