Ein Forschungsverbund aus Industrie und wissenschaftlichen Instituten beschäftigt sich mit der Verbesserung der Kühl- und Aufbaukonzepte von Wechselrichter. Die Geräte sollen kleiner, effizienter und langlebiger werden.
Die Herstellung kompakterer und effizienterer Wechselrichter ist das Ziel der Forschungskooperation PV Pack. Dazu beschäftigen sich Wissenschaftler und Entwickler des Wechselrichterherstellers SMA im hessischen Niestetal, der Fraunhofer-Institute für Solare Energiesysteme (ISE) sowie für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) und von Phoenix Contact, einem Spezialisten für elektrischen Verbindungs- und elektronischen Interfacetechnik sowie industriellen Automatisierungstechnik mit Sitz im ostwestfälischen Blomberg mit der Verbesserung der Kühl-, Aufbau- und Verbindungstechnik von Wechselrichtern.
Neu Kühlmaterialien und Aufbaukonzepte
Das Hauptaugenmerk liegt bei der Entwicklungsarbeit auf der Suche nach neuen Kühlmaterialien. Außerdem sollen neue Aufbaukonzepte hinsichtlich der Wechselwirkungen mit der Leistungselektronik in Wechselrichtersystemen optimiert werden. Denn die heutigen Wechselrichter bestehen zu mehr als 70 Prozent aus mechanischen und elektromechanischen Bauteilen für die Verbindungs-, Stütz- und Kühlungsstrukturen im Gerät. Auf der anderen Seite sind die Wechselrichter die technologisch wichtigste Komponente in Photovoltaikanlagen, die über die Effizienz und Zuverlässigkeit des gesamten Systems entschieden, betonen die Forscher. Schon allein deshalb sei es notwendig, die Leistungselektronik ständig weiterzuentwickeln, die Funktionalität, die Effizienz, die Wirtschaftlichkeit und die Lebensdauer der Geräte zu verbessern. Nicht zuletzt auch, um die Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaikindustrie weiter zu verbessern und den technologischen Vorsprung auf diesem Feld zu halten, müssen solche Anstrengungen zur Weiterentwicklung der hoch komplexen Leistungselektronik unternommen werden.
Zu einem hoch integrierten System zusammenfassen
Die einzelnen Forschungsergebnisse werden die Entwickler am Ende zu einem integrierten System zusammenfassen und in der Praxis in dreiphasigen Wechselrichter von SMA im Leistungsbereich zwischen zehn und 40 Kilowatt testen. Die Entwickler erhoffen sich aber nicht nur Leistungs- und Effizienzsteigerungen, sondern auch Kostensenkungen, da die Geräte dann kompakter gebaut werden können. Mit den ersten Ergebnissen rechnen die Forscher und Entwickler noch in diesem Jahr.
Neue Bauelemente für Zentralwechselrichter
Bereits im vergangenen Jahr hat SMA zusammen mit dem Berliner Leiterplattenhersteller Contag, den Fraunhofer-Instituten für Integrierte Systeme und Bauelementetechnologie (IISB) sowie für Zuverlässigkeit und Mikrointegration (IZM), dem Nürnberger Leistungselektronikanbieter Semikron Elektronik, Siemens, dem Hersteller von elektronischen Bauelemente TDK Epcos und der Universität Kassel ein Gemeinschaftsprojekt begonnen, das sich der Entwicklung und dem Einsatz von schnell schaltenden Halbleiterbauelementen in Wechselrichtern der Megawattklasse beschäftigt. Ziel dieses Verbundvorhabens ist es, die Vorteile von schnell schaltenden Halbleiterbauelementen auch für Hochstromanwendungen im höheren Leistungsbereich zu erschließen. Dadurch sollen Wirkungsgrad und Energieeffizienz gesteigert sowie die Kosten der Wechselrichter gesenkt werden. Die Entwickler werden in den kommenden drei Jahren dazu den Einsatz von neuartigen Halbleiterbauelementen sowie niederinduktiven Leistungsmodulen erforschen und spezielle Lösungen für hocheffiziente, kostengünstige Zentralwechselrichter der Megawattklasse entwickeln. (Sven Ullrich)
