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Mehr Wechselstrom aus Sonnenkollektoren
Solarenergie hat mehr zu bieten als blaue Glaspaneele, die auf Dächern schimmern. Ebenso wichtig sind die Wechselrichter, die den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom in netzbereiten Wechselstrom umwandeln. Normalerweise sind alle Module einer PV-Dachanlage an einen großen Wechselrichter angeschlossen, der an der Seite eines Hauses montiert ist.
Hinter den Kulissen: Kleine Mikro-Wechselrichter, wie der oben gezeigte, können hinter jedem Solarpanel angebracht werden, um Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln und die Gesamteffizienz des Systems zu verbessern.
Start-up Enphase-Energie aus Petaluma, CA, stellt jetzt die ersten Mikro-Wechselrichter her. Diese kleineren Wechselrichter können an den Regalen unter jedem Solarmodul festgeschraubt werden, um Gleichstrom für jedes Modul einzeln in Wechselstrom umzuwandeln. Das Unternehmen behauptet, dass die Geräte den Wirkungsgrad einer PV-Anlage um 5 bis 25 Prozent steigern und die Kosten für Solarstrom senken werden.
Enphase hat in seiner jüngsten Finanzierungsrunde mehr als 20 Millionen US-Dollar aufgebracht. Das Unternehmen hat sich mit verschiedenen Distributoren und Partnern zusammengetan, darunter auch Hersteller von Solarmodulen Suntech Power Holdings und Installateur Akeena Solar , um sein Gerät zu den Kunden zu bringen. Die Mikro-Wechselrichter könnten in PV-Anlagen im Wohn-, Gewerbe- oder sogar Versorgungsbereich eingesetzt werden, sagt Todd Wilson, General Partner bei RockPort Capital Partners , einem der führenden Investoren in die Technologie von Enphase.
Neben der DC-zu-AC-Wandlung sind Wechselrichter dafür verantwortlich, den größtmöglichen Strom aus Solarmodulen zu holen. Sie verfügen über eine Logikschaltung, die ständig nach den besten Spannungs- und Stromwerten sucht, mit denen die Panels arbeiten können. (Leistung ist das Produkt aus Spannung und Strom.)
In einer konventionellen PV-Anlage werden Solarmodule in Reihe geschaltet und ihre kombinierte Hochspannungs-Gleichstromleistung wird einem Wechselrichter zugeführt. Daher optimiert die Logikschaltung des Wechselrichters die Gesamtstrom- und Spannungspegel. Wenn jedoch der Strom eines Panels abfällt, begrenzt dies die Gesamtleistung des Systems. Etwas so Einfaches wie ein Laub, das über ein Modul weht, oder Staub oder Schmutz oder Schatten auf einem Modul, wirkt sich auf die gesamte Reihe all dieser in Reihe geschalteten Module aus, sagt Leesa Lee, Marketingleiterin bei Enphase.
Mikro-Wechselrichter optimieren die Spannungs-Strom-Pegel an jedem Panel individuell. Dadurch wird die meiste Leistung aus jedem Panel herausgezogen und dann addiert, wodurch die Effizienz des Systems erhöht wird. Jegliche Auswirkungen auf ein Modul beschränken sich allein auf dieses Modul, sagt Lee. Darüber hinaus seien die Gerätekosten für Mikro-Wechselrichter etwa 15 Prozent niedriger als die Kosten für ein herkömmliches System, da teure Gleichstromkomponenten wie Signalkombinierer und -trenner durch handelsübliche Wechselstromteile ersetzt werden könnten.
Das Konzept der kleinen Wechselrichter gibt es seit mehr als einem Jahrzehnt, aber es gab technische Herausforderungen bei der Herstellung praktischer Geräte. Einer der größten Stolpersteine für Mikro-Wechselrichter-Technologien in der Vergangenheit war die Umwandlungseffizienz, sagt Marv Dargatz, Senior Director für Systeme bei Enphase. Enphase wandelte viele analoge Teile in den Schaltkreisen in digitale um, um den Wechselrichter kleiner zu machen, ohne die Effizienz zu beeinträchtigen. Der Umwandlungswirkungsgrad eines einzelnen Mikro-Wechselrichters beträgt 95,5 Prozent und liegt damit gleichauf mit Wirkungsgraden herkömmlicher Großwechselrichter, die zwischen 94 und 96 Prozent liegen.
Daniel Kammen , Professor für öffentliche Ordnung mit Schwerpunkt Energie an der University of California, Berkeley, sagt, dass die Solarindustrie seit den 1960er Jahren, als Wechselrichter noch teuer waren, an der Konvention festhält, Solarmodule zu einem String zu verbinden. Es ist irgendwie verrückt, dass wir immer noch Sonnenkollektoren in Reihe schalten, sagt Kammen. Sie nehmen den derzeit teuersten Teil des Systems, die Solarmodule, und reduzieren allein durch die Art und Weise, wie Sie sie aneinanderreihen, ihre Leistung.
Mikro-Wechselrichter maximieren die Leistungsabgabe, machen das System aber auch sehr flexibel, sagt Kammen. Sie können einfach mehr Panels an Ihr Array anschließen, wenn Sie mehr Leistung benötigen – das ist mit einem herkömmlichen System nicht möglich, sagt er. Wenn Sie mehr Module hinzufügen, als der Wechselrichter aufnehmen kann, müssen Sie den zweitteuersten Teil des Systems ersetzen: den Wechselrichter.
Halbleiterhersteller National Semiconductor verfolgt einen anderen Ansatz, um die Leistung einer PV-Anlage zu verwalten. Das Unternehmen hat eine Leistungsoptimierer Gerät für einzelne Sonnenkollektoren. Das Gerät verfügt nur über die Logikschaltung zum Optimieren von Strom- und Spannungspegeln – es führt keine DC-zu-AC-Leistungsumwandlung durch. Ralf Münster, Vizepräsident für erneuerbare Energien bei National Semiconductor, sagt, dass das Unternehmen auch überlegt habe, Mikro-Wechselrichter herzustellen. Stattdessen entschied man sich für den Leistungsoptimierer, da er mit einem größeren Spannungsbereich arbeiten kann als Wechselrichter.
Aber die Mikro-Wechselrichter könnten einen zusätzlichen Vorteil haben. Da sie Wechselstrom aus einem Solarpanel beziehen, verwandeln sie im Wesentlichen jedes Panel in eine separate Stromquelle. Die Mikro-Wechselrichter von Enphase senden auch Daten über das Internet an die Server des Unternehmens. Benutzer können ihre Installation online überwachen, sehen, wie viel Strom jede einzelne macht, und kontrollieren, wo der Strom von jedem Solarpanel verbraucht wird. Sie könnten einige der Platten für den Stromverkauf und andere für die Stromversorgung Ihres Gefrierschranks behalten, sagt Kammen.