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Allgemein | 30 Juli 2009

Über 99% Wirkungsgrad bei Photovoltaik-<br />Wechselrichtern

Das Fraunhofer-Institut f√ľr Solare Energiesysteme ISE hat mit 99,03% einen neuen Weltrekord f√ľr den Wirkungsgrad von Photovoltaik-Wechselrichtern aufgestellt.
Mit neuen Bauelementen und Verbesserungen in der Schaltungstechnik haben die Forscher damit die Verluste gegen√ľber ihrer eigenen Bestleistung um ein weiteres Drittel reduziert. "Wir verwenden jetzt Sperrschicht-Transistoren (JFETs) aus Siliciumcarbid (SiC) von der Firma SemiSouth", erl√§utert Prof. Dr. Bruno Burger, Leiter der Gruppe Leistungselektronik am Fraunhofer ISE, den Hauptgrund f√ľr die Verbesserung. "Au√üerdem haben wir die Ansteuerung der Transistoren und viele andere Schaltungsdetails optimiert."

Der Weltrekord wurde an einem kompletten PV-Wechselrichter gemessen, inklusive des Netzteils zur Eigenversorgung, einem digitalen Signalprozessor (DSP) zur Regelung, einem LCL Netzfilter und einem Relais zur Netzkopplung.

Bei der √úbertragung der Ergebnisse auf die Serienfertigung ergeben sich weitere Vorteile: H√∂here Effizienz bedeutet auch weniger Verlustw√§rme, kleinere K√ľhlk√∂rper und kompaktere Bauweise. Diese Einsparungen helfen auch den h√∂heren Preis der neuen Bauelemente zu kompensieren. Bruno Burger dazu: "Ich sehe ein sehr gro√ües Potenzial f√ľr die neuen Transistoren aus Siliciumcarbid. Sie werden st√§ndig besser und billiger, w√§hrend die Kosten f√ľr passive Bauelemente, die insbesondere Kupfer und andere Metalle enthalten, stetig steigen."

Die n√§chsten Schritte f√ľr die Anwendung in Serienprodukten sind weitere Tests der Bauelemente und die Anpassung der Schaltungen und Taktfrequenzen an die neuen Anforderungen. Feldtests sollen schlie√ülich die Praxistauglichkeit unter Beweis stellen.



Transistoren aus SiC sind insbesondere bei h√∂heren Sperrspannungen den heute √ľblichen IGBTs aus Silicium (Si) deutlich √ľberlegen. Ausschlaggebend daf√ľr ist die fast zehnfache Durchbruchfeldst√§rke und der etwa dreifache Bandabstand von SiC gegen√ľber Si.

Wechselrichter wandeln den von Photovoltaik-Anlagen erzeugten Gleichstrom in Wechselstrom um und speisen ihn ins √∂ffentliche Netz ein. Je h√∂her der Wirkungsgrad des Wechselrichters, desto h√∂her ist der Ertrag der Anlage. Bei einer 30 Kilowatt Anlage bringt ein um 1 Prozent h√∂herer Wirkungsgrad √ľber 10 Jahre rund 3000 kWh oder 1300 Euro Mehrertrag.

Die Arbeiten zur Verbesserung des Wechselrichter-Wirkungsgrads wurden vom Bundesministerium f√ľr Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit BMU im Rahmen des Projekts "Ultra kompakter PV-Wechselrichter mit Siliciumcarbid-Halbleitern und hohem Wirkungsgrad" gef√∂rdert.
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