Sie gelten als technischer Hoffnungsträger für die Energiewende: Multilevel-Wechselrichter versprechen, Solarstrom effizienter und netzfreundlicher nutzbar zu machen. Doch wie groß ist ihr tatsächliches Potenzial für die Optimierung der Solarstromerzeugung?
Herkömmliche Wechselrichter sind das Herzstück einer jeden Solaranlage. Denn die verbauten Solarmodulen erzeugen Gleichstrom, der allerdings so nicht im Haushalt genutzt oder in das Stromnetz eingespeist werden kann.
Der Wechselrichter kann diesen Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln und die Energie so nutzbar machen. Je effizienter diese Umwandlung stattfindet, desto mehr der gewonnenen Sonnenenergie kann tatsächlich auch genutzt werden.
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Der Multilevel-Wechselrichter arbeitet zwar nach einem ähnlichen Grundprinzip, is jedoch technisch aufwendiger. Denn in diesem Gerät wird der Wechselstrom nicht in wenigen groben Stufen, sondern in vielen kleinen Abstufungen – den sogenannten Multileveln – erzeugt.
Dadurch kommt der erzeugte Strom dem idealen Netzstrom näher und es entstehen weniger Verluste. So kann mehr von der erzeugten Solarenergie tatsächlich nutzbar gemacht und gleichzeitig das Stromnetz geschont werden.
Die komplexere Technik und höheren Anforderungen an Steuerung und Aufbau erzeugen jedoch auch steigende Kosten. Wie praktikabel sind Multilevel-Wechselrichter also für die Solarenergie wirklich?
Können Multilevel-Wechselrichter die Solarenergie effizienter machen?
Speicher für Solaranlagen, in denen ein Multilevel-Wechselrichter verbaut ist, gelten als besonders effizient und sicher. Gleichzeitig sind sie zusätzlich aber auch langlebiger.
Fällt bei einem Speichersystem mit herkömmlichem Wechselrichter ein Batteriemodul aus, kann das das gesamte System lahmlegen. Multilevel-Wechselrichter hingegen können ein ausgefallenes Modul umgehen und die Energieversorgung über die übrigen Batteriezellen aufrechterhalten.
Auch Autobauer wie der Konzern Stellantis greifen bereits auf dieses System zurück. Zusammen mit dem französischen Batteriehersteller Saft sowie Forschern der Sorbonne Université und der Université Paris-Saclay hat Stellantis bereits das erste Prototypenfahrzeug mit dem „bahnbrechenden“ Intelligent Battery Integrated System (IBIS) in den Praxistest geschickt.
Die Forscher haben Wechselrichter und Ladeelektronik dabei direkt in das Batterie-System IBIS integriert. So können rund 40 Kilogramm Gewicht eingespart sowie bis zu 17 Liter Volumen freigemacht werden.
Warum wird die Technologie noch nicht für Solaranlagen eingesetzt?
Neu ist die Technologie hinter den Multilevel-Wechselrichtern jedoch nicht. Sie wird beispielsweise bei Hochspannungs-Gleichstromübertragungen schon seit Jahrzehnten eingesetzt, wie Jochen Siemer, Redakteur beim Branchenportal PV Magazine, im Gespräch mit YouTuber Felix Goldbach erklärt.
Forscher am Vellore Institute of Technology in Indien haben nun einen neuartigen Multilevel-Wechselrichter entwickelt, der Solarstrom besonders effizient in nutzbaren Wechselstrom umwandeln kann. Das System arbeitet mit 37 fein abgestuften Spannungsebenen und kann so den erzeugten Strom deutlich gleichmäßiger bereitstellen.
Die Messungen der Forscher zeigen unter Laborbedingungen bereits einen Wirkungsgrad von rund 93 Prozent. Gleichzeitig konnten störende Verzerrungen im Stromsignal deutlich reduziert werden, was die Effizienz des Gesamtsystems weiter verbessert und angeschlossene Geräte schont.
Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Multilevel-Wechselrichter künftig dazu beitragen könnten, mehr nutzbaren Strom aus derselben Menge Solarenergie zu gewinnen. Für die Nutzung in Elektroautos oder stationären Speichern befinden sich Multilevel-Wechselrichter jedoch noch in der Laborphase. Denn bislang kann die gesteigerte Effizienz die höheren Kosten noch nicht ausgleichen.
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