Auf der Intersolar Europe Mitte Juni in München traten neue Anbieter von Mikrowechselrichtern auf, auch wenn diese Technik eine Nische bleibt. Neues hatte bis auf Enphase Energy niemand zu bieten. Und Enphase brachte den IQ8 nach Europa, der seit Längerem in den USA erhältlich ist.
Eine Idee stach jedoch heraus. Der Wechselrichterzwerg von Solarnative passt nämlich in den Modulrahmen. Damit wird die Materialschlacht bei den Mikrowechselrichtern beendet. Denn bislang sind ausnahmslos alle Wechselrichter fürs Solarmodul recht klobig.
Klobige Mikrowechselrichter sind überholt
Sie ans Modul zu bringen, ist umständlich und ein Stück weit riskant. Denn die Abwärme der Geräte kann die Rückseite der Module erwärmen, meist eine Folie. Bei Balkonanlagen – die derzeit das Segment der Kleinstinverter dominieren – werden die Geräte nicht selten unsachgemäß von Laien installiert.
CTO von Solarnative ist Henk Oldenkamp. Als er vor vier oder fünf Jahren beim PV-Symposium in Bad Staffelstein den Powerstick für den Modulrahmen ankündigte, ging die Idee ein wenig unter. Nun sind die kompakten Mikrowechselrichter erhältlich. Eine Fabrik wurde gebaut und die Massenfertigung gestartet.
Vor der Messe ins Labor geschaut
Die photovoltaik durfte schon vor der diesjährigen Intersolar ins Labor von Solarnative schauen und den neuen Powerstick begutachten. Schnell wurde klar: Das Entwicklerteam um den Niederländer Oldenkamp weiß, was es tut. Unter den Elektronikfreaks unserer Branche ist der Mann ohnehin kein unbeschriebenes Blatt.
Schon 1984 begann er mit Leistungselektronik für Windgeneratoren. „1992 bin ich auf Photovoltaik umgestiegen und habe begonnen, Solarwechselrichter zu entwickeln“, erinnert er sich im Gespräch in Lohfelden. 1994 präsentierte er bei einem Kongress auf Hawaii den frühen Prototyp eines Solarinverters. Ab 1995 wurden solche Wechselrichter in Serie hergestellt, vornehmlich für die Stromversorgung von Mobilfunkmasten. „2002 war das Jahr, als sich alles änderte“, erzählt der Experte. „Damals galt die Photovoltaik bei uns in den Niederlanden als tot.“
Unaufgeregt und ruhig, aber zäh in der Sache
Oldenkamp ist ein unaufgeregter, ruhiger Typ, der seine Expertise nicht vor sich herträgt. Im Gespräch wird seine wichtigste Eigenschaft deutlich: Er ist zäh, lässt sich nicht so schnell entmutigen. „Ich habe dann meine Solarwechselrichter weiterentwickelt und meine Firma OKE an SMA verkauft“, berichtet er. „Das war 2009. Damals haben wir für SMA den Mikrowechselrichter SB-24 für den US-Markt entwickelt.“
Diese Entwicklung – SMA war damit einer der ersten Player im sehr jungen Segment der Mikrowechselrichter – endete Anfang 2015 mit dem Tod von SMA-Gründer Günter Cramer. Oldenkamp verließ SMA, widmete sich fortan seinem Powerstick. „Das ist die nächste Generation der Mikrowechselrichter mit hoch integrierten ASICs.“
Erfinder allein machen keine Industrie
Erfinder allein machen keine Industrie, dafür fehlt ihnen oft das kaufmännische Geschick. Oldenkamp hatte das Glück, dass ihm Dr. Julian Mattheis begegnete. Mattheis arbeitete damals für Heraeus, war dort Business Scout und suchte nach aussichtsreichen Ideen für Module Level Power Elektronics, so der Fachbegriff für DC-Optimierer und Mikrowechselrichter. „Henk war anderen Ansätzen weit voraus“, resümiert Mattheis, heute CEO von Solarnative und kaufmännischer Kopf der Unternehmung. „Ich war sofort von der Idee überzeugt.“
Julian Mattheis bringt eigene Erfahrungen aus der Solarbranche ein. Denn vor seinem Job bei Heraeus hatte er in einem Ingenieurbüro Modulfabriken konzipiert. Mit Startkapital und einer cleveren Idee ausgestattet, traten Oldenkamp und Mattheis mit dem neuen Powerstick erstmals 2022 zur Intersolar auf (siehe photovoltaik 06/2022, Seite 44). Nun, ein Jahr später, ist das Produkt endlich verfügbar.
Eine Fabrik in Hofheim
In Lohfelden befinden sich das Elektroniklabor, die Softwareentwicklung, eine mechanische Werkstatt für Gehäuse und Stecker (3-D-Drucker) sowie ein Bestückungsautomat und eine Lötkammer, die aus Platzgründen in Container ausgelagert sind. Bis Ende 2023 werden hier rund 30 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter das Produkt verfeinern.
In Hofheim wurde zwischenzeitlich die Massenfertigung an den Start gebracht, mit der Platinenbestückung, der Verkabelung und der Endmontage. Diese Fabrik innerhalb eines Jahres angesichts des gravierenden Mangels an Mikrochips zum Laufen zu bringen, ist eigentlich eine Story für sich.
Der Powerstick von Solarnative dürfte den Modulanschluss generell revolutionieren. Fortan bleibt der Mikrowechselrichter unsichtbar, denn er verschwindet im Modulrahmen. Der metallische Rahmen wird Teil der Kühlfläche. Unter der Platine des Powerstick klebt eine Metallfläche, die sich faktisch an den Rahmen schmiegt.
Der schlanke Wechselrichterzwerg leistet 350 Watt (AC), man kann damit Module bis 440 Watt (DC) anschließen. „Bei Anlagen bis fünf oder sechs Kilowatt sind wir damit günstiger, weil Planung und Installation viel einfacher werden“, rechnet Julian Mattheis vor. „Bis zehn oder 15 Kilowatt können wir gut mit den üblichen Stringwechselrichtern mithalten.“
Der große Vorteil: AC-Module brauchen keine Rücksicht mehr auf Ausrichtung, Dachneigung oder teilweise Verschattung zu nehmen. Vor dem Mikrowechselrichter sind alle gleich. Bei größeren Anlagen wird man hingegen keine Mikrowechselrichter einbauen, dort ist das Konzept der DC-Strings (mit oder ohne DC-Optimierer) und Stringwechselrichter überlegen.
Die Leistungschips (ASICs) bestehen aus Siliziumkarbid (SiC). „Die Chips aus SiC sind billiger geworden“, erklärt der Elektronikexperte. „Sie sind sehr robust gegen höhere Temperaturen und höhere Spannungen, besser als Siliziumdioden.“
Zudem muss niemand mehr DC-Kabel stecken oder crimpen, das erledigen die Modulhersteller in ihrer Fertigung gleich mit. „Man sollte die Modulrahmen etwas adaptieren“, meint Henk Oldenkamp. „Dann kann man den Powerstick in den Rahmen einklinken, alle Kabel werden im Rahmen geführt, auch der AC-Anschluss.“
Die DC-Verkabelung wird seitlich aus dem Powerstick geführt, deshalb ist der Anschluss an die Module mit sehr kurzen Kabeln möglich. Bei separater Montage auf dem Dach werden die DC-Kabel mit MC4 angeschlossen.
Erste Gespräche mit namhaften Modulherstellern laufen bereits. Die Powersticks für Balkonmodule werden bereits ausgeliefert. Geräte für Dachanlagen, die der Installateur mittels Montageplatte am Modul montiert, sollen frühestens im vierten Quartal verfügbar sein.
Viel schnellere Taktung
Besonderes Augenmerk hat das Entwicklerteam um CTO Oldenkamp auf die Induktivitäten des Powerstick gelegt. Der winzige Wechselrichter arbeitet mit hohen Spannungen und einer Betriebsfrequenz von einem Megahertz – 20 Mal schneller als konventionelle Mikrowechselrichter.
Die HF-Trafos muss man speziell wickeln, wie Oldenkamp erläutert. Solche speziellen Bauteile kann man nicht von der Stange kaufen. Also wurden ein Prozess und Vorrichtungen entwickelt, um die HF-Bauteile massenhaft zu fertigen. „Um 2024 rund 200.000 Powersticks zu produzieren, darf die Herstellung eines HF-Trafos nicht länger als eine Minute dauern“, rechnet Oldenkamp vor.
Ursprünglich wurde der Powerstick für Standardzellen entwickelt. Mittlerweile wurde er auch für Halbzellen und größere Waferformate adaptiert. Er kann bis zu 20 Ampere Eingangsstrom verarbeiten.
Die Leiterplatte ist lediglich 21 Millimeter breit und 0,2 Millimeter dick. Sie trägt insgesamt 150 Bauteile, ist also sehr dicht gepackt. Jeder Powerstick wiegt je nach Ausführung zwischen 350 und 450 Gramm. Das entspricht einer Leistungsdichte von 1,54 Kilogramm pro Liter. Solche Werte erreichen normalerweise nur sehr große Wechselrichter. Das ist wichtig, wie Julian Mattheis anmerkt, denn: „Auf einer Europalette können wir ein Megawatt stapeln.“
Den ersten Schritt, um die Powersticks massenhaft in den Markt zu bringen, hat Solarnative bereits getan. Zunächst geht es um die Ausstattung von Balkonmodulen. Platzhirsch ist der chinesische Anbieter Hoymiles, dessen Mikrowechselrichter der traditionellen Bauweise folgen.
Nach dem Einstieg mit Großkunden für Balkonsysteme will sich Solarnative aber auch und vor allem den Installateuren öffnen. „Unsere Powersticks sind auch für Solarzäune oder Fassaden geeignet“, meint Julian Mattheis. „Das ist die Domäne der Fachinstallateure. Man wird sehen, ob sie die Powersticks freihändig installieren oder vorkonfektionierte Module nutzen.“
Auch für Dachinstallation geeignet
In naher Zukunft wird Solarnative spezielle Produkte für die Installateure anbieten, um den Anschluss größerer Anlagen zu vereinfachen. Bei Balkonanlagen werden bis zu vier Powersticks über ein Mikrogateway verbunden, die Stromstärke ist auf sechs Ampere (AC) begrenzt.
Bei größeren Anlagen werden ein Dutzend Mikrowechselrichter verbunden, um maximal 20 Ampere Stromstärke zu erreichen (4,6 Kilowatt). Die Kommunikation erfolgt über Powerline im AC-Kabel.
Das Monitoring der Anlagen erfolgt über das intelligente Gateway („Intelligate“) und eine Cloud-Lösung. DC-Überspannungsschutz und NA-Schutz sind integriert. Solarnative gibt eine Herstellergarantie von 25 Jahren.
Zur Smarter E Europe in München im Juni wurde der Messestand von Solarnative regelrecht belagert. Binnen eines Jahres ist aus dem Start-up ein potenter Anbieter erwachsen. Das Produkt – der Powerstick – überzeugt. Dieser echte Winzling wird viele neue Anwendungen für die Photovoltaik öffnen. Und wir werden den Weg von Solarnative weiterverfolgen, um Sie auf dem Laufenden zu halten.
Aktuelles Video
Dr. Julian Mattheis von Solarnative: Der wohl kleinste PV-Wechselrichter der Welt
PV Guided Tours: Mikrowechselrichter sind klein. Solarnative zeigt den wohl kleinsten Solarwechselrichter der Welt. Er passt sogar in den Modulrahmen, was einige Vorteile hat. Wie Solarnative den Powerstick so klein bekommen hat, erklärt Geschäftsführer Dr. Julian Mattheis.
https://www.photovoltaik.eu/pv-guided-tours-2023
Foto: Vorsatz Media
Foto: Heiko Schwarzburger
Enphase Energy
Fabrik für IQ-Mikrowechselrichter in Rumänien angelaufen
Enphase hat mit der Produktion von Mikrowechselrichtern in Europa begonnen. Die Geräte werden im rumänischen Timișoara in einer Niederlassung von Flextronics International hergestellt. Schon im April 2022 hatte Enphase den Aufbau einer europäischen Produktion in Rumänien angekündigt.
Damit will das Unternehmen nicht nur seine weltweiten Produktionskapazitäten erhöhen, sondern vor allem die Lieferzeiten für Kunden in Europa verkürzen. In der Fabrik werden zunächst die Mikrowechselrichter der IQ7-Familie produziert. Inzwischen hat Enphase in München die neuen IQ8 vorgestellt, die auf dem amerikanischen Markt bereits seit Längerem eingeführt sind. Auch die IQ8 sollen in Timișoara hergestellt werden, etwa ab zweitem Quartal 2023.
Foto: Flex
Foto: Heiko Schwarzburger
Aktuelles VIDEO
Jan Lengerke von Enphase Energy:
Home Energy Management und neuer IQ8
PV Guided Tours: Die Komplettlösung erweitert das Enphase Energy System und integriert und steuert jetzt auch Wärmepumpen und EV-Ladestationen zur Maximierung des Eigenverbrauchs. Wie das und der neue IQ8-Mikrowechselrichter funktionieren, erklärt Jan Lengerke, Sales Director Österreich und Schweiz.
https://www.photovoltaik.eu/pv-guided-tours-2023
Foto: Vorsatz Media
Foto: Heiko Schwarzburger
Foto: Heiko Schwarzburger
Solarnative
Neues Werk für Mikrowechselrichter eröffnet
Solarnative hat im April 2023 eine neue Fabrik für Mikrowechselrichter in Hofheim bei Frankfurt am Main eröffnet. Mit dabei waren 220 Gäste, darunter die rund 40 eigenen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter. Die Produktion soll nun nach und nach gesteigert werden.
Die beiden Hallen bieten insgesamt 565 Quadratmeter Grundfläche sowie einige Büro- und Gemeinschaftsräume. Solarnative hat den Neubau bereits im September 2022 bezogen. Seitdem hat das Unternehmen bauliche Vorkehrungen getroffen, um eine 18 Meter lange Fertigungslinie mit zahlreichen Maschinen sowie weitere Produktions- und Lagerausrüstung in den Hallen zu errichten. Schon bald laufen hier die ersten Mikrowechselrichter mit dem Namen Powerstick vom Band.
In den kommenden Monaten wird in Hofheim Schritt für Schritt die Produktion hochgefahren. Etwa 60 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter will das Unternehmen bis Ende des Jahres am Standort beschäftigen. Bereits im letzten Quartal 2023 sollen bis zu 50.000 Mikrowechselrichter pro Monat gefertigt werden. „Die monatliche Kapazität unserer
Gigafactory liegt im Mehrschichtbetrieb bei bis zu 100.000 Stück und eine weitere Produktionslinie ist bereits in Planung. Damit skalieren wir auf rund drei Millionen Mikrowechselrichter pro Jahr“, sagt Geschäftsführer Julian Mattheis.
Den Markteintritt im wachsenden Segment der Balkonkraftwerke plant das Unternehmen noch für diesen Sommer. Nur wenige Monate später soll das Produktportfolio für Solardachanlagen verfügbar sein.
Hoymiles
Mikrowechselrichter mit integriertem
WLAN für Balkonanlagen
Hoymiles hat auf der Intersolar Europe in München die neuen Mikrowechselrichter HMS-1000W vorgestellt. Sie wurden speziell für Minianlagen (Balkonkraftwerke) konzipiert und mit WLAN-Modulen versehen. Auf diese Weise gewährleisten sie hohe Konnektivität. Dadurch wird die Installation der Balkonmodule noch einfacher. Die Mikrowechselrichter HMS-1000W decken 600 bis 1.000 Watt ab. Zwei Eingangskanäle ermöglichen den Anschluss von zwei Solarmodulen.
Kurz nachgefragt
„Speziell für Freiflächen bringen wir
die neuen Power Optimizer H 1300“
Marco Ledic ist Country Manager für Solaredge in Deutschland. Im Gespräch erläutert er die wichtigsten Neuheiten, die Solaredge in diesem Jahr zur Messe nach München mitgebracht hatte.
Wie hat sich das Gewerbesegment bei Solaredge im vergangenen Jahr und bis heute entwickelt?
Marco Ledic: Bei uns liefen Gewerbeanlagen schon immer gut. Soeben haben wir eine Freiflächenanlage mit sechs Megawatt fertiggestellt. Speziell für Freiflächen bringen wir in diesem Jahr die neuen Power Optimizer H 1300 und den neuen Wechselrichter für 330 Kilowatt. Damit können wir Solarparks oder Agri-PV mit bis zu 1.300 Volt DC bauen.“
Das Segment der Freiflächenanlagen wächst besonders stark?
Ja, denn es gibt zunehmend Investoren, die ihr Geld in solchen Projekten anlegen. Bei den Installateuren trauen sich nur wenige Betriebe zu, solche Großanlagen zu bauen. Sie befassen sich eher mit Dachanlagen für Unternehmen.
Wann wird der neue Wechselrichter für 330 Kilowatt verfügbar sein?
Die Zertifizierung erwarten wir Ende des ersten oder zweiten Quartals im kommenden Jahr. Also können wir das Gerät zur Jahresmitte 2024 ausliefern. Die Aufträge wurden bereits auf der diesjährigen Intersolar geschrieben. Nun steht die Zertifizierung für die einzelnen Länder an.
Sie erwähnten die Agri-PV. Entsteht auch in diesem Marktsegment Dynamik?
Das kommt deutlich bei uns an, die Nachfrage ist hoch. Deshalb präsentieren wir in diesem Jahr ein Nachführsystem speziell für landwirtschaftliche Flächen. Die Module können auf fünf Meter Höhe aufgeständert werden. Mit dem neuen Tracker lassen sich landwirtschaftliche Restflächen für Solargeneratoren auf sehr einfache Weise erschließen. Auf jedes Trackermodul passen acht Module, man kann die Systeme auch auf hügeligem Terrain aufstellen. Der Tracker erkennt beispielsweise, ob Schnee auf den Modulen liegt. Dann stellt er die Module vertikal, um den Schnee abzuwerfen. Mit dem Tracker ist das System nicht teurer als eine normale Anlage.
Und? Wie war das Interesse?
Wir hatten viel Zuspruch und Nachfrage von Investoren. Ich freue mich auf die erste Anlage, die wir damit bauen.
Das Gespräch führte Heiko Schwarzburger.
