Die Leistungselektronik entwickelt sich zum Dreh- und Angelpunkt der netzeinspeisenden Photovoltaik. Wie ist das Geschäftsfeld bei Huawei in Deutschland aufgestellt?
Hariram Subramanian: Ich bin bei Huawei als CTO für Smart PV in Europa zuständig. Das umfasst die großen Utility-Projekte in Europa, aber auch außerhalb Europas wie beispielsweise in Indien. Wir haben in Nürnberg ein Kompetenzzentrum für Leistungselektronik aufgebaut, in dem wir neben Systemtechnik für Photovoltaik auch Lösungen für die E-Mobilität, für Notstrom oder USV entwickeln.
Wie groß ist Ihr Team?
Mein europäisches Team besteht aus acht Leuten, wir setzen im Jahr Solarprojekte mit acht bis zehn Gigawatt um. Zudem sind in Nürnberg rund 20 Mitarbeiter in der Forschung und Entwicklung tätig. Das Hauptthema sind Stromnetze und intelligente Leistungselektronik. Sicher werden wir unser Labor und unsere Aktivitäten in den kommenden Jahren deutlich ausbauen.
Sie arbeiten an Lösungen mit 3.000 Volt auf der DC-Seite. Welche Ziele verfolgen Sie damit?
Einen Teil dieser Technologie haben wir in Deutschland entwickelt. Es ist ein bipolares System mit plus und minus 1.500 Volt, ähnlich wie das bisherige System mit 750 Volt mit zwei Leitern, plus und minus.
Welche Vorteile bietet die Systemspannung von 3.000 Volt DC?
Die höhere Spannung erlaubt Einsparungen beim Material, unter anderem in der DC-Verkabelung zwischen den Wechselrichtern eines Solarparks, die modular im Metallgestell montiert sind. Wir können die Leistungselektronik effizienter bauen. Ende dieses Jahres wollen wir in Südeuropa den ersten Prototyp ans Netz bringen.
Wie muss man sich das System vorstellen?
Wir implementieren die bipolare DC-Technik mit 1.500 Volt in die Combinerboxen des Solarparks. Dort werden DC-DC-Wandler integriert, um die DC-Spannung aus dem Modulfeld auf bipolar plus und minus 1.500 Volt umzusetzen. Ein Resonanzwandler spiegelt 1.500 Volt von plus auf minus, so entsteht die Bipolarität. Wir können somit beide Leitungen nutzen, um elektrische Leistung zu übertragen. Zudem erhält das System einen Nullleiter als Bezugsmasse, um die Symmetrie der Übertragung zu gewährleisten. Damit gehen wir zur Wechselrichterstation. Der Wechselrichter kann die Spannung einstufig umsetzen, weil wir den DC-Zwischenkreis getrennt haben und an den DC-DC-Wandler in der Combinerbox auslagern.
Wann haben Sie begonnen, diese Idee zu verfolgen?
Vor ungefähr vier Jahren. Das hört sich jetzt einfacher an, als es in der Entwicklung war. Wir hatten zunächst eine Topologie entworfen. Eines unserer Ziele war es, möglichst viele Bauteile aus der gängigen Leistungselektronik zu nutzen. Und natürlich wollten wir eine möglichst hohe Leistungsdichte erhalten. Derzeit befinden wir uns mit dem VDE in Abstimmung, was die Erdung betrifft. TN-Erdung können wir durch bestimmte Sicherheitsbauteile abdecken. Auch IT-Erdung wollen wir realisieren.
Brauchen Sie spezielle Bauteile für diese neuartige Leistungselektronik?
Nein, das machen wir mit den üblichen IGBT aus Silizium, die im Packaging mit Dioden aus Siliziumkarbid verschaltet werden. Das sind Standardkomponenten. Die Herausforderung lag vor allem in der Regelungstechnik.
Sie erwähnten den Protoyp in Südeuropa, der Ende des Jahres an den Start gehen soll. Was genau ist dort geplant?
Hier statten wir einen Solarpark gemeinsam mit unseren Kunden mit den intelligenten, bipolaren Combinerboxen aus. Wir werden dort verschiedene Fehlerfälle testen, zum Beispiel Kurzschlüsse auf der DC- oder auf der AC-Seite. Wir fahren einen Monat lang Testläufe mit Teillast und Volllast. Das Ganze erfolgt über eine automatisierte Testbench.
Welche Schlussfolgerungen ergeben sich für die Systemspannung in den Modulstrings?
Das kann man wie bisher unipolar mit 1.500 Volt machen, da sind keine Änderungen oder Anpassungen an den Modulen oder den Strings notwendig. Es geht um intelligente Combinerboxen und effizientere Wechselrichter. Man kann also bestehende Solarparks repowern, indem man auf bipolare 1.500 Volt Leistungselektronik umstellt.
Welche weiteren Anwendungen sind möglich?
Man kann sich mit dieser Technologie bidirektionale, netzbildende Wechselrichter vorstellen, die leistungsstarke Speichersysteme mit Hochvoltstellern einbinden. Auch in Mikronetzen, für Inselnetze oder Schwarzstartsysteme ist die neue Technologie nützlich. Man könnte Mittelspannungstrafos mit Leistungselektronik ausstatten, um das Stromnetz leistungsfähiger und intelligenter zu machen.
Das Gespräch führte Heiko Schwarzburger.
Im Interview
Hariram Subramanian
ist bei Huawei als CTO für Smart PV Business in Europa und anderen Regionen zuständig, beispielsweise in Indien. Er ist seit sechs Jahren bei Huawei in Nürnberg tätig, davon seit drei Jahren in dieser Funktion.
Hariram Subramanian begann seine Karriere mit einem Studium der Elektrotechnik an der Universität in Ulm, das er als Diplomingenieur abschloss. Danach arbeitete er bei Siemens in Erlangen, unter anderem an unterbrechungsfreier Stromversorgung (USV-Systeme). Später wechselte er als Entwicklungsingenieur zu Kaco New Energy in Neckarsulm, wo er neue dreiphasige Wechselrichter und Systemtechnik entwickelte. Neben seiner Tätigkeit bei Huawei arbeitet er in Gremien des VDE-FNN mit, unter anderem im Gridcode-Komitee.
