Besitzer von Photovoltaikanlagen kennen das Problem: Bei der Speicherung von Solarstrom geht Energie verloren. Ein neuartiger Multilevel-Wechselrichter für Heimspeicher verspricht nun, diese Verluste deutlich zu senken. Dadurch könnten Haushalte ihre selbst erzeugte Energie effizienter nutzen und somit Stromkosten sparen.
So funktioniert der neue Wechselrichter
Wechselrichter sind das Herzstück jeder Solaranlage, denn sie wandeln den erzeugten Gleichstrom in den im Haushalt nutzbaren Wechselstrom um. Herkömmliche Modelle erzeugen dabei oft eine grobe, treppenförmige Wechselspannung, die anschließend aufwendig geglättet werden muss. Dieser Prozess führt unweigerlich zu Energieverlusten.
Der am Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE entwickelte Multilevel-Wechselrichter arbeitet hingegen mit einer feineren Abstufung. Er nutzt Galliumnitrid-Halbleiter, wodurch er die Gleichspannung aus der Batterie in viele kleine Spannungsstufen zerlegt. Das Ergebnis ist eine qualitativ hochwertigere Wechselspannung, die der idealen Sinusform bereits sehr nahekommt und daher kaum noch gefiltert werden muss.
Warum die neue Technik die Effizienz steigert
Der entscheidende Vorteil der Multilevel-Topologie liegt in der Reduzierung der sogenannten Wandlungsverluste. Weil die erzeugte Spannung von Anfang an sauberer ist, sind kleinere und effizientere Filterbauteile ausreichend. Dadurch sinkt der Energieverlust bei der Umwandlung von Batterie-Gleichstrom zu Haushalts-Wechselstrom auf unter ein Prozent.
Herkömmliche Systeme weisen hier oft Verluste von mehreren Prozent auf. Außerdem ermöglicht die neue Technologie eine kompaktere Bauweise des gesamten Geräts. Die Forscher konnten die Schaltfrequenz deutlich erhöhen, ohne dass dabei mehr Energie verloren geht, was wiederum kleinere Bauteile erlaubt.
Vorteile des Multilevel-Wechselrichters für Heimspeicher
In der Praxis bedeutet ein höherer Wirkungsgrad, dass mehr vom gespeicherten Solarstrom tatsächlich bei den Verbrauchsgeräten ankommt. Über die Lebensdauer eines Heimspeichersystems können sich die eingesparten Kilowattstunden zu einer beachtlichen Summe addieren. Haushalte maximieren somit den Nutzen ihrer Photovoltaikanlage.
Ein weiterer Pluspunkt ist die hohe Leistungsdichte des neuen Systems. Da die Geräte kleiner und leichter gebaut werden können, ist die Installation einfacher und kostengünstiger. Experten sehen in der Galliumnitrid-Technologie daher einen wichtigen Schritt, um Heimspeicher für private Anwender noch attraktiver und wirtschaftlicher zu machen.
