Wechselrichter dieses und nächstes Jahr, verglichen mit denen vor ein oder zwei Jahren, was hat sich getan?
Da sind zwei Dinge, die auch der Endkunde bemerkt. Auf der einen Seite bei den technischen Daten, auf der anderen Seite bei dem Thema der Datenkommunikation.
Bei einem großen Querschnitt von Herstellern?
Ja. Das gilt zum Beispiel für die Anbindung des Wechselrichters an das Internet, die Kommunikation über neue Medien, über Handheld- und Datengeräte, über die man die Daten vom Wechselrichter ansehen kann. Das sind Dinge, die vor zwei Jahren kaum möglich waren und heute mehr und mehr, auch aufgrund der technologischen Entwicklung im IT-Bereich, Standard werden. Ein anderes Thema ist der Eingangsspannungsbereich und die Auslegbarkeit von Wechselrichtern. Da gibt es aus meiner Sicht zwei Trends. Bei den größeren Geräten sehe ich einen starken Trend zu hochgezüchteten Geräten, das heißt Geräten mit hohem Wirkungsgrad und hohem Ertrag. Das hat einen geringen Eingangsspannungsbereich zur Folge, was in diesem Segment auch vertretbar ist. Bei kleineren Wechselrichtern, die eher im Häuslebauerbereich zum Einsatz kommen, ist die Convenience für den Installateur zunehmend wichtig. Gefragt sind Wechselrichter, die ich in nahezu allen Anwendungen gut einbauen kann. Sie brauchen einen breiten Eingangsspannungsbereich, der eine relativ flexible Modulverschaltung ermöglicht.
Wenn der Trend bei größeren Geräten eher zu einem kleineren Eingangsspannungsbereich geht, muss man ja die Solargeneratoren entsprechend anpassen. Wie geht das?
Es ist grundsätzlich so: Je größer die Anlage wird, umso einfacher wird die Dimensionierung, weil Sie bei einer großen Anlage die Leistung der Anlage leicht variieren können, indem Sie einfach die Anzahl der Stränge erhöhen. Ein konkretes Beispiel: eine 100-Kilowatt-Anlage. Sie schließen Stränge mit vier Kilowatt an, das ist eine typische Größenordnung, dann benötigen Sie 25 Stränge. Wenn Sie jetzt etwas mehr Leistung brauchen, schließen Sie einen 26. Strang an. Dann haben Sie 104 Kilowatt. Das heißt, Sie können mit einem Strang zusätzlich oder weniger eine relativ feine Abstufung der Leistung erreichen, bezogen auf 100 Kilowatt Gesamtleistung. Bezogen auf eine kleine Anlagenleistung bei einem Einfamilienhaus ist die Abstufung aber nicht sehr fein. Da brauchen Sie eine feinere Abstufung. Die können Sie nicht dadurch erreichen, dass Sie mehr Stränge parallel schalten, sondern dadurch, dass Sie einen Strang länger oder kürzer machen. Das wiederum setzt voraus, dass Sie eben in der Eingangsspannung variabel bleiben und Ihr Wechselrichter einen breiten Eingangsspannungsbereich hat.
Wenn wir mal über Zahlen reden: Was ist für Sie ein breiter Eingangsspannungsbereich?
Die typischen Werte hängen von der Leistung des Wechselrichters ab. Bei einem Fünf- oder Sechs-Kilowatt-Wechselrichter sind 200 bis 800 Volt heute durchaus üblich. Das ist ein breiter Eingangsspannungsbereich, der vor ein paar Jahren kaum zu finden war.
Ist es nicht viel wichtiger, welchen MPP-Bereich ein Wechselrichter hat?
Der MPP-Bereich ist direkt mit dem Eingangsspannungsbereich verbunden. Bei einem Gesamtbereich von 200 bis 800 Volt haben Sie einen MPP-Bereich von 200 bis 650 Volt. Zwischen minimalem und maximalem Wert liegt ein Faktor von 3,5. Sie haben also einen breiten Bereich, durch den Sie wirklich sehr flexibel sind in der Anzahl der Module pro Strang. Wenn Sie den Strang so lang gemacht haben, dass der obere Wert erreicht ist, können Sie die Anzahl der Module im ersten Strang verringern und einen zweiten Strang dazuschalten. Im Endeffekt können Sie so modulweise stufen. Dadurch sind Sie auch flexibel bei der Wahl der Modulleistungsklasse.
Noch einmal nach Zahlen gefragt: Welcher Eingangsspannungsbereich ist für große Wechselrichter inzwischen typisch?
Da bewegt sich das untere Spannungslimit bei trafolosen Geräten inzwischen auf Werte über 400 Volt. Bei dreiphasigen trafolosen Geräten geht es sogar schon in Richtung 500 bis 600 Volt. Das erlaubt, den Wirkungsgrad hoch zu halten. Die Eingangsspannung hängt beim trafolosen Wechselrichter sehr stark davon ab, wie hoch die Netzspannung ist, auf die Sie einspeisen. Die Untergrenze des Eingangsbereichs liegt deshalb typischerweise bei 500 und mehr Volt, die Obergrenze bei 1.000 Volt. Die hohe Eingangsspannung bekommen Sie, indem Sie mehr Module in einem Strang verschalten. Dadurch sinkt die Anzahl der Stränge, und damit können Sie BOS-Kosten sparen. Das ist zwar schon lange bekannt, aber erst in den letzten ein bis zwei Jahren wird der Schritt zu 1.000 Volt wirklich gegangen. Teilweise wird ja sogar darüber nachgedacht, in Richtung 1.500 Volt zu gehen. Damit muss man aber vorsichtig sein, da noch vieles unklar und offen ist.
Sind 1.500 Volt bei Fronius denn ein Thema?
Grundsätzlich ja. Wir beobachten das sehr genau. Im Moment haben die Überlegungen einen Dämpfer bekommen, weil international Normen in Vorbereitung sind, die zwar noch nicht veröffentlicht sind, aber in die Richtung gehen, Anlagen auf Gebäuden aus Sicherheitsgründen auf 1.000 Volt zu beschränken. Da muss sich ein Hersteller fragen, ob er nur für die Freifläche einen Wechselrichter für höhere Spannungen entwickelt. Das ist einer der Gründe, warum das für uns noch ein unklares Thema ist.
Das heißt, ob sich ein Hersteller dafür entscheidet oder
nicht, hängt auch damit zusammen, welchen Markt er als seinen Zielmarkt sieht. Ein Hersteller, der mehr für die Freifläche produziert, entscheidet anders als einer, der vor allem im Dachbereich stark ist?
Völlig richtig. Wobei man hier viele Komponenten im Auge haben muss. Es ist ja nicht nur der Wechselrichter. Für ein 1.500-Volt-System müssen durchgängig vom Modul über Kabel sämtliche Komponenten auf die hohe Spannung ausgelegt sein. Also etwa auch die Strangsicherungen, die Überspannungsableiter, alles, was zum elektrischen System gehört. Wie gut diese Komponenten erhältlich sein werden, hängt auch davon ab, wie groß der Markt für solche Systeme werden wird. Einen richtigen Durchbruch in Richtung 1.500 Volt sehe ich aktuell noch nicht.
Es gibt immer wieder Wechselrichter, die in ihrem
Segment Wirkungsgradrekorde aufstellen. Ist denn eine Wirkungsgraderhöhung an sich noch ein großes Thema?
Ganz ehrlich: Es ist natürlich aus Marketingsicht interessant, einen Rekord zu haben. Wenn man sich aber anschaut, wie viel Geld man dafür investieren muss, um diese letzten paar Zehntelprozentpunkte rauszuholen, relativieren sich Rekorde. Die Einspeisevergütungen sinken und damit auch der Wert einer Kilowattstunde. Damit sinkt auch der Wert eines höheren Wirkungsgrades. Daher rechnen sich Investitionen in einen höheren Wirkungsgrad zurzeit nicht. Bei den größeren Geräten sind 97,5 bis 98,5 Prozent heute Standard. Wenn Sie darüber hinaus wollen, etwa auf 99 Prozent, müssen Sie mehr investieren, als sich lohnt. Außerdem ist es ein großer Unterschied, obman einen Prototypen mit einem hohen Wirkungsgrad baut oder ob man einen normkonformen Wechselrichter baut. Oft muss man da sehr vorsichtig sein.
Heißt das, wenn man die Normen am Ende noch berücksichtigt, sinkt teilweise der Wirkungsgrad wieder?
Genau. Die Rekorde aus den Labors sind allerdings trotzdem interessant.
Die Wechselrichterhersteller haben sich ja jetzt sehr auf
die deutschen Normen eingestellt. Ist das was, was nur in Deutschland gilt?
Das ist ein weltweit erkennbarer Trend. Der Paradigmenwechsel von einer Erzeugungsstruktur mit großen, zentralen Kraftwerken und dem Energiefluss von der Hochspannung bis in die Niederspannung hin zu einem System mit vielen kleinen Kraftwerken und einer teilweisen Energieflussrichtungs-Umkehr findet überall statt. Wir sind, was die netzstützenden Funktionen von PV-Anlagen betrifft, auch erst am Anfang.
Das bedeutet, die wechselrichterrelevanten Normungen werden in anderen Ländern auch kommen? Die Entwicklungsarbeit war nicht umsonst und wird auch für andere Märkte wichtig werden?
In Deutschland hat man das auch aufgrund der hohen Dichte an Photovoltaikanlagen als Erstes erkannt, und was die Basisanforderungen betrifft, hat Deutschland Vorbildwirkung. Es gibt Länder, die die deutschen Vorschriften sogar eins zu eins direkt übernehmen. Das ist zum Beispiel in Dänemark der Fall. Die erlauben es zumindest, dass ein Wechselrichter, der nach deutschen Richtlinien funktioniert, direkt ins dänische Netz einspeisen darf. Andere Länder übernehmen Vorschriften in Auszügen und die Grundideen. Also zum Beispiel die Cosinus-phi-Regelung des Wechselrichters, die Grundüberlegung der frequenzabhängigen Leistungsreduktion und außerdem das Fault-Ride-Through-Szenario, wo bei kurzen Spannungseinbrüchen die Wechselrichter am Netz bleiben sollen. Meistens gibt es dann zusätzlich länderspezifische Variationen der Anforderungen. Das macht es für die Hersteller etwas komplizierter. Aber wenn man mit dem deutschen Markt und den deutschen Vorschriften vertraut ist, dann ist die Adaption in anderen Ländern meistens mehr oder weniger eine Anpassung verschiedener Softwareparameter und damit verhältnismäßig leicht zu bewältigen. Manchmal wird es aber auch wieder kompliziert. Die neue italienische Vorschrift ist der deutschen auf den ersten Blick sehr, sehr ähnlich. Aber in Details haben die Italiener dann doch derartig andere Spezifikationen festgelegt, dass es letztendlich eine große Herausforderung ist, sie zu erfüllen.
Ein anderes Thema: Statt Silizium kann auch Siliziumkarbid als Material für Transistoren eingesetzt werden. Mit solchen Siliziumkarbid-Transistoren treten im Prinzip weniger Verluste auf. Arbeiten Sie daran, solche Bauteile einzusetzen?
Wir haben das im Forschungsbereich im Blick. Nur, man muss auch hierbei vorsichtig sein. Die Kunden stellen an Wechselrichter sehr hohe Qualitätsansprüche. Laufzeit und Lebensdauer sollen 20 Jahre sein. Die Geräte sollen in den verschiedensten Anwendungen und verschiedensten Netzen mit sehr unterschiedlichen Netzbedingungen zum Einsatz kommen. Wenn man derartig neue Technologien einsetzt, muss man sich sicher sein, die Ansprüche zu erfüllen.
Die Bauelemente-Hersteller testen die Transistoren doch auch. Warum reicht das nicht?
Ein Transistor wird vom Hersteller den diversen Tests unterzogen, keine Frage. Nur, wie Sie den Transistor einsetzen, in welchen Schaltungstypologien, wie Sie ihn ansteuern, das ist völlig individuell. Sonst wäre ja jeder Wechselrichter gleich dem anderen. Da kann man viel unterschiedlich machen. Wie so einGerät oder so ein Bauteil dann darauf reagiert, das ist vom Hersteller im Einzelfall zu beurteilen.
Viele Kunden interessieren sich mit am meisten für die Kosten. Die sind in den letzten Jahren stark gesunken.
Woran lag das?
Ein ganz wichtiger Grund ist, dass die Stückzahlen in den letzten Jahren gestiegen sind und die Hersteller dazugelernt haben. Auch die Fertigung wird so effizienter. So werden jetzt Fertigungsprozesse und Technologien genutzt, die man vor vielen Jahren gar nicht angedacht hat, weil sie erst ab einer gewissen Stückzahl Kostenvorteile bringen.
Was sind das für Technologien?
Zum Beispiel andere Gehäusetechnologien. Sogenannte Tiefzieh-Gehäuse. Dafür fallen hohe Werkzeugkosten an, die sich vielleicht ab 100.000 oder 200.000 Stück rechnen. Ein anderes Beispiel ist, dass der Zusammenbau zunehmend automatisiert wurde. Auch führt der Trend zu trafolosen Wechselrichtern zu sinkenden Kosten, weil diese per se aufgrund ihrer Topologie kostengünstiger herzustellen sind. Ein anderer Grund für die gesunkenen Kosten ist, dass auch bei den Wechselrichterherstellern die Ertragssituation gelitten hat.
Margen kann man ja nicht beliebig senken. Wie werden sich die Kosten weiter entwickeln?
Wir konnten die Technologie optimieren und dadurch Kosten senken. Das ist Teil unserer permanenten Optimierungs- und Effizienzsteigerungsprozesse, welche im Unternehmen implementiert wurden. Wichtig für uns ist, dass es hinsichtlich Lebensdauer und Fertigungsqualität keine Kompromisse geben wird.
Sonst müssten Sie ja auch Angst haben, dass sich die Geschichte wie bei der Modulproduktion wiederholt und Sie von den asiatischen Herstellern abgehängt werden.
Sehen Sie, dass asiatische Hersteller vorangehen und Sie bei den Kosten unter Druck setzen?
Durchaus. Die Kosten müssen runtergehen. Wobei ich mir nicht vorstellen kann, dass wir die Geschwindigkeit des Preisverfalls in den nächsten eineinhalb Jahren wieder sehen. Allerdings kann man sich in unserer Branche auch schnell täuschen. Es würde mich aber sehr wundern, wenn es so weitergehen würde, wie es bislang der Fall war.
Sie haben am Anfang unseres Gesprächs davon gesprochen, dass es in den letzten zwei Jahren bei der Datenkommunikation viele Entwicklungen gab. Kann es sein, dass man
solche Features, die teilweise vielleicht Luxus sind, zur Kostensenkung wieder streicht?
Bei vielen Dingen, die in Wechselrichter integriert worden sind, haben wir auf Kundenwünsche reagiert, zum Beispiel bei der Datenkommunikation, welche die Kosten natürlich erhöht. Sie wird in Zukunft aus meiner Sicht trotzdem noch intensiver werden, da durch die neuen Netzanforderungen an Steuerung und Regelung der Anlagen die Anforderungen an die Datenkommunikation noch steigen. Ich sehe daher nicht, dass man die jetzt als Luxus definieren kann.
Da gebe ich Ihnen recht. Aber am Anfang des Gesprächs haben Sie ja auch angeführt, dass ich zum Beispiel mit Handheld-Computern Daten sehen kann. Braucht man das wirklich?
Das Thema Netzanbindung beinhaltet zwei wesentliche Komponenten. Das eine ist die pure Leistungselektronik und Regelung im Wechselrichter. Das ist die eine Sache. Die hat mit dem Datenkommunikationsthema primär nichts zu tun. Der zweite Punkt ist aber eben genau die kommunikative Anbindung. Aus meiner Sicht ist noch nicht geklärt: Wie weit ist es wirklich notwendig, dass die Anlagen von der Ferne gesteuert werden müssen und mittels welcher Medien das passiert? Im Moment laufen diese Anforderungen eher parallel, und wir haben doppelte Kosten. Internetbasierte Lösungen für den Endkunden und teilweise sehr individuelle Lösungen für die Kommunikation mit dem Netzbetreiber. Wenn es gelingt, Normen und Standards zu schaffen, in denen man beides vereint, gäbe das ein durchaus interessantes Einsparungspotenzial.
Sie denken an das Einspeisemanagement auch für kleine Anlagen?
Genau. Das Einspeisemanagement wird heute in Deutschland vielfach so durchgeführt: Ein Rundsteuerempfänger wird im Zählerkasten, im Anschlusskasten oder irgendwo montiert. Der hat vier Ausgänge, mit denen ein vierstufiges Relais angesteuert wird, das die Leistung der Anlage auf 100, 60, 30 oder 0 Prozent regelt. Das ist eine relativ primitive Technologie, die sehr wenig kann, bei einem relativ hohen Kostenaufwand. Wenn sich großflächig in Zukunft alternative Kommunikationsstrukturen herausbilden, die die Kommunikation zwischen dem Netzbetreiber und dem Haushalt ermöglichen, dann lassen sich definitiv Kosten einsparen.
Ich muss trotzdem noch einmal darauf zurückkommen: Viele dieser Kommunikationsmöglichkeiten, die es jetzt vielleicht gibt und die es vor zwei Jahren nicht gab, bringen dem Netzbetreiber noch keinen Nutzen. Wie ist denn das Verhalten des Endkunden – setzt er die Technologien ein und fragt sie nach?
Das ist natürlich sehr unterschiedlich, weil die Kundengruppen in ihren Ansprüchen sehr stark variieren. Ganz allgemein gibt es einen Trend dahin, dass die Kunden die Wechselrichter und die Solaranlage in ihr übliches Kommunikationssystem, wenn man davon sprechen kann, integrieren. Proprietäre Systeme sind weniger gewünscht. Für den Kunden ist das relevanter, als es das noch vor einigen Jahren war, um den Eigenverbrauch zu steigern. Da kann es interessant sein, die Daten der Anlage permanent auf dem Handy zu haben. Niemand würde in den Keller runterlaufen und nachschauen, wie hoch gerade die Solarleistung ist.
