Sonnige Zukunft mit effizienten Photovoltaik-Stromrichtern

Sonnige Zukunft

Forschungsprojekt zu effizienten Photovoltaik-Stromrichtern gestartet

Der Ausbau von erneuerbarer Energie ist eine zentrale Säule der Energiewende. „Damit die Energiewende gelingt, braucht es aber im gesamten Versorgungssystem technischen Fortschritt“, sagt Professor Marco Jung, Experte für Leistungselektronik am Institut für Technik, Ressourcenschonung und Energieeffizienz (TREE). Etwa bei Photovoltaikanlagen. Im seit 2021 laufenden Verbundforschungsvorhaben GaN-HighPower sollen deshalb effiziente, kostengünstige und ressourcenschonende PhotovoltaikStromrichter entwickelt werden.

Raus aus den Kinderschuhen

„Die weltweit sinkenden Einspeisetarife sowie Konkurrenzprodukte machen immer niedrigere Komponentenpreise erforderlich. Das führt zu einem starken Preisdruck in der Photovoltaik-Systemtechnik, wobei gleichzeitig die Anforderungen an die Funktionsvielfalt der Geräte steigen“, erklärt Marco Jung, der das Projekt an der H-BRS leitet. Um die Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen langfristig zu sichern, will Jung mit seinem Team effizientere Photovoltaik-Stromrichter für den Leistungsbereich von über 100 Kilovoltampere entwickeln. Die Stromrichter wandeln den aus der Sonnenenergie gewonnenen Gleichstrom in einen netzkonformen Wechselstrom um, der dann in das Stromnetz eingespeist werden kann. Was in niedrigen Leistungsbereichen – etwa in Handys – schon gut funktioniert, soll künftig in großen Photovoltaikparks technisch umsetzbar sein: der Einsatz von Galliumnitrid (GaN)-Halbleitern. „Im höheren Leistungsbereich steckt die GaN-Technologie in den Kinderschuhen. Gemeinsam mit unseren Partnern integrieren wir im Forschungsprojekt erstmals mehrere Halbleiterchips in ein Modul“, erläutert Marco Jung. Zusammen mit seinem Team charakterisiert und modelliert er die GaN-HalbleiterModule, entwickelt die Treiberschaltung, erarbeitet die infrage kommende Stromrichtertopologie (also die „Schaltungen“ für die Umformung des elektrischen Stroms) und stimmt sie auf die weiteren Komponenten ab. Wenn alles nach Plan verläuft, könnte die neue Stromrichtertechnologie in fünf bis sechs Jahren serienreif sein. Beteiligt sind neben der H-BRS die Infineon Technologies AG, das Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik, die SMA Solar Technology AG, die TH Köln sowie die Vacuumschmelze GmbH. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das bis 2024 angesetzte Verbundprojekt mit 4,1 Millionen Euro.

Mehr: www.h-brs.de/de/gan-highpower