Herkömmliche Stringwechselrichter arbeiten heute mit Ausgangsspannungen zwischen 400 oder 800 Volt AC-Leistung. Dass trotz weiter steigender Kraftwerksleistungen die Spannung bisher nicht weiter erhöht wurde, hat zwei Gründe: Zum einen die Herausforderung, einen effizienten und kompakten Wechselrichter auf Basis von Silicium-Halbleitern zu bauen. Zum anderen die aktuellen Normen, die nur den Bereich der Niederspannung bis maximal 1.500 Volt DC abdecken.
Einsparpotenzial durch dünnere Alu-Kabel
Forscher des Fraunhofer ISE haben nun in Kooperation mit Siemens und Sumida einen Wechselrichter entwickelt, der eine Anhebung der Ausgangsspannung in den Mittelspannungsbereich (1.500 Volt) bei einer Leistung von 250 Kilowatt erlaubt. Ermöglicht wurde dies durch Siliciumkarbid-Halbleiter. Das Forschungsteam setzte außerdem ein Kühlkonzept um, bei dem auch der Materialeinsatz von Aluminium reduziert wurde.
In einem typischen Solarkraftwerk sind mehrere Dutzend Kilometer an Kupferkabeln verlegt. Hier liegen erhebliche Einsparpotenziale durch eine Erhöhung der Spannung: Bei einem Stringwechselrichter mit einer Leistung von 250 Kilowatt wird bei einer heute möglichen Ausgangsspannung von 800 Volt AC ein minimaler Kabelquerschnitt von 120 Quadratmillimetern benötigt. Erhöht man die Spannung auf 1.500 VAC, sinkt der Kabelquerschnitt auf 35 Quadratmillimeter. Dies reduziert den Kupferverbrauch um etwa 700 Kilogramm pro Kilometer Kabel.
Aktuelle Normen erfassen nicht den Spannungsbereich
Mit dem Projekt MS-Leikra werden die normativen Bedingungen der Niederspannung verlassen. Die aktuellen Normen für Photovoltaik decken diesen Bereich nicht ab. Daher beschäftigt sich das Projektteam auch mit den normativen Arbeiten, die sich durch die Anhebung der Spannung ergeben. Nach der erfolgreichen Einspeisung ins Mittelspannungsnetz sucht das Forschungsteam nun Entwickler von Photovoltaikparks und Netzbetreiber für die Erprobung des Kraftwerkskonzeptes im Feld. (nhp)
Weitere aktuelle News:
Fraunhofer ISE und HTW Berlin entwickeln Wallboxen Score
Fraunhofer ISE testet gegenseitige Beeinflussung von Wechselrichtern in Solarparks
