1.500 Volt-String-Wechselrichter für Photovoltaik-Großanlagen / 08.08.2017

Energie in großen PV-Kraftwerken optimal nutzen

Leistungsfähige String-Wechselrichter werden bei großen Freiflächen- und Dachanlagen eingesetzt, wie bei dieser 500 Kilowatt Aufdach-Anlage in Borken. © SolarMax / ELEKTROKASS

Ziel des Projektes UP-STRING ist es, die 1.500 Volt Gleichstromtechnik für String-Wechselrichter zu adaptieren. Diese Technik wird inzwischen für Zentralwechselrichter in Photovoltaik-Großanlagen genutzt.

String-Wechselrichter ermöglichen in Regel eine sehr flexible eingangsseitige Verschaltung der Photovoltaik-Module einer Anlage. Mit der Multi-Maximum Power Point Tracking (MPPT) Technik wird eine Anpassung des optimalen Arbeitspunktes der einzelnen PV-Strings erreicht; so kann die an den Photovoltaik-Modulen anstehende Energie optimal genutzt werden. In großen PV-Kraftwerken haben diese String-Wechselrichter gegenüber Zentralwechselrichtern den Vorzug, dass defekte Geräte schnell ausgetauscht werden können. Eventuelle Ertragseinbußen sind dadurch geringer.

Höhere Spannung und Siliziumcarbid für optimierte Performance

Der Wechselrichterhersteller SolarMax und das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE wollen die Systemtechnik bei Photovoltaik-String-Wechselrichtern optimieren. Dazu heben sie die Eingangsspannung auf 1.500 Volt an und setzen Siliziumcarbid(SiC)-Halbleiter ein.

 

Durch Anhebung der Eingangsspannung kann die Stringlänge erhöht werden, das ermöglicht es, bei gleicher Leistung die Anzahl an Strings zu reduzieren. Hierdurch können die spezifischen Installationskosten verringert werden. Zudem wird durch die höhere Spannung der Strom reduziert, was zu geringeren Leitungsverlusten führt. Die 1.500-Volt-Technik hat in den letzten Jahren bei Zentralwechselrichtern Einzug gehalten. Im Forschungsprojekt wird sie mit der Flexibilität von String-Wechselrichtern kombiniert.

 

Ein weiteres Ziel des Projekts ist es, die Leistungsdichte und das Leistungsgewicht des Wechselrichters zu steigern. Dies soll durch drei zusätzliche Maßnahmeneine erreicht werden:

 

  1. Eine Anhebung der Schaltfrequenz ermöglicht es einige passive Bauteile kleiner auszulegen.
  2. Eine optimierte Schaltungstopologie soll die Anzahl schaltender Halbleiterbauelemente reduzieren.
  3. Durch ein innovatives Kühlkonzept soll zusätzlich Masse eingespart werden.

Aufgaben der Projektpartner

SolarMax nutzt Industriekontakte und eigene Erfahrungen zur Erfassung der Marktbedürfnisse und Prüfung der Verfügbarkeit geeigneter Module für 1.500 Volt Systemspannung. Der Projektpartner Fraunhofer ISE übernimmt die Auslegung einer geeigneten Wechselrichtertopologie. SolarMax wird die Auslegung des Fraunhofer ISE einer Kostenoptimierungsanalyse unterziehen und die Schaltungsentwicklung übernehmen. Die Software und Regelungstechnik werden hauptsächlich vom Fraunhofer ISE übernommen.

 

SolarMax wird Funktionsmuster und Demonstrator aufbauen und diesen in einem Feldtest erproben.

Mehr zum Projekt

Verbundprojekt:
UP-STRING - 1500 V Multi MPPT String Wechselrichter mit kostenoptimierter Schaltungstopologie

Förderkennzeichen:
0324178A,B

Laufzeit:
05/2017 – 04/2020

Projektbeteiligte

Projektleitung, Hardwaredesign und Demonstrator
SolarMax Produktions GmbH
Anton Spengler
a.spengleratsolarmax.com

Auslegung, Regelung und Analyse der Topologie
Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.