Sonniger Geldspar-Inverter

Das Start-up ArrayPower will mit einem neuartigen Wechselrichter bis zu zehn Prozent der Betriebskosten industrieller Solaranlagen einsparen.

Die Sonnenenergiebranche bekommt zunehmend Schwierigkeiten, weiteres Einsparpotenzial im Bereich der Solarmodule zu finden. Bei Preisen von rund einem US-Dollar pro Watt liegen die Kosten für diesen Teil der Hardware mittlerweile nur noch bei einem Drittel der Betriebskosten einer kommerziellen Solarinstallation. Um die Gesamtbetriebsaufwendungen, die derzeit zwischen 3 und 3 Dollar 50 pro Watt liegen, weiter zu reduzieren, muss also zusätzlich an anderer Stelle gespart werden – bei Elektronik, Verkabelung und der Installation der Sonnenkollektoren.

ArrayPower, ein Start-up aus dem kalifornischen Sunnyvale, hat nun einen neuartigen Inverter entwickelt, der genau an diesem Punkt ansetzt. Der Wechselrichter wandelt den Gleichstrom, den die Zellen produzieren, in Wechselstrom für das Stromnetz um. Der ArrayPower Sequenced Inverter könnte die Kosten für kommerziellen Solarstrom nochmals um 35 US-Cent pro Watt senken, glaubt die Firma – macht also mindestens 10 Prozent. Die Kapitalkosten beim Bau sollen dank einfacherer Installation ebenso niedriger ausfallen als die beim Betrieb, verspricht die junge Firma.

Große Solarinstallation nutzen derzeit einen einzelnen zentralen Wechselrichter (Central Inverter) oder eine Anzahl sogenannter String Inverter, die eine Gruppe von Modulen versorgt, die an einer Leitung hängen. Besonders effizient ist keine der beiden Lösungen: Es reicht aus, dass ein Panel beschädigt ist oder sich im Schatten befindet, um den Gesamtoutput des Systems zu beeinträchtigen. Es läuft dann auf dem Niveau des schwächsten Glieds in der Kette.

ArrayPower setzt dagegen auf Wechselrichter auf jedem einzelnen Panel. Die Komponenten ähneln sogenannten Mikroinvertern, wie sie derzeit in Solaranlagen fürs Heim verwendet werden. Durch die Wandlung von Gleichstrom zu Wechselstrom auf jedem Modul wird dabei die Leistung jedes Moduls optimal ausgenutzt. Der Gesamtoutput steigt um drei bis zehn Prozent.

Mikroinverter sind allerdings normalerweise teuer, weil sie viel Elektronik benötigen, um den Wechselstrom, der aus jedem Wechselrichter kommt, zu für das Hausstromnetz aufzubereiten. Ein Kostenfaktor ist der verwendete Elektrolyt-Kondensator, eine Art chemische Kurzzeitbatterie, die den Strom zwischenspeichert und den Wechselrichter bei seiner Arbeit unterstützt. Mikroinverter liefern außerdem nur Einphasenwechselstrom, der sich zwar für die heimische Versorgung eignet, für das Stromnetz oder den Unternehmenseinsatz aber nicht.

Die Sequenced Inverter von ArrayPower werden auf der Rückseite jedes Moduls angebracht. Sie verwenden Dioden und Transistoren, um den Gleichstrom, der von den Kollektoren kommt, von 60 auf 208 Volt zu bringen. Kupferdrahtspulen speichern die Energie kurzzeitig zwischen, was den Geräten erlaubt, diskrete Wechselstromimpulse zu erzeugen. Diese werden mit den Impulsen von mindestens drei weiteren Modulen kombiniert, um Strom in Energienetzqualität zu erhalten (Dreiphasenwechselstrom). "Das wirklich Neue daran ist, dass das Gesamtsystem und nicht die einzelnen Komponenten diesen Job übernehmen", sagt Nick Cravalho, Geschäftsentwickler bei ArrayPower.

Ein weiterer großer Vorteil sei die Generierung von Dreiphasenwechselstrom. Das geschieht ohne Kondensatoren, was nicht nur Geld spart, sondern auch die Lebenserwartung der Wechselrichter erhöht.

"Die Elektronik sieht sehr einfach aus", meint Daniel Kammen, Direktor des Renewable and Appropriate Energy Laboratory an der University of California in Berkeley. "Das ist im Grunde nur eine Reihe von Wellenverstärkern, die koordiniert arbeiten. In der Praxis sollte das ein sehr robustes System sein." Allerdings müsse ArrayPower noch beweisen, dass das auch im Dauerbetrieb funktioniere.

Und die Kommerzialisierung dürfte nicht lange auf sich warten lassen: ArrayPower arbeitet derzeit mit Canadian Solar zusammen, einem der größten Solarmodulhersteller der Welt. Zusammen will man die Inverter in die Siliziumkristall-Module der Firma integrieren. Ein Probebetrieb läuft seit rund sieben Monaten. Bereits in diesem Quartal könnten die ersten mit Wechselrichtern kombinierten Panels in den Handel kommen. (bsc)