Forschungsprojekt FLIP: Kostensenkung bei kleinen PV-Wechselrichtern

Die ambitionierten energie- und klimapolitischen „20-20-20 Ziele“ der Europäischen Union umfassen für das Jahr 2020 eine Senkung des Primärenergieverbrauchs und der Treibhausgasemissionen um jeweils 20 % sowie eine Anhebung des Anteils der erneuerbaren Energiequellen auf 20 %.

Um diese Ziele zu erreichen, schlägt die EPIA (European Photovoltaic Industry Association) einen deutlichen Ausbau der Photovoltaik (PV) und einen PV-Stromanteil von 12 % vor. Dies entspricht einer installierten PV-Kapazität von 70 GWpeak in Deutschland und 350 GWpeak in Europa.

Erhebliche Erfolgsfaktoren für eine derart umfangreiche Nutzung der Photovoltaik sind die Kosten, die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit von Solaranlagen. PV-Wechselrichter sind als zentrale Komponente von Solaranlagen maßgeblich für deren Wirtschaftlichkeit und Zuverlässigkeit mitverantwortlich.

Ein wichtiges Ziel des Verbundvorhabens FLIP (Fast-Switching Low-Impedance Process-Optimized,) ist es, die Material- und Herstellungskosten von PV-Wechselrichtern durch innovative und prozessoptimierte Aufbau- und Verbindungstechnik von Modulen mit schnellen Halbleiterschaltern weiter zu senken. Neben der Universität Kassel sind die Infineon Technologies AG als assoziierter Partner, die RUWEL International GmbH, die SMA Solar Technology AG und die Technische Universität Berlin an dem auf drei Jahre angelegten Forschungsvorhaben beteiligt. Die Koordination des Projekts liegt bei der Universität Kassel.

Die Partner im vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projekt FLIP untersuchen Lösungen für Kleinwechselrichter (bis 3 kW), die zu einer deutlichen Verringerung des Material- und Produktionsaufwands und somit der Kosten führen. Die wichtigste Aufgabe im Projekt ist es, den herkömmlichen und heute noch sehr komplexen Geräteaufbau zu vereinfachen.

Dazu werden alternative Aufbau- und Verbindungstechnik sowie Kühlungskonzepte für PV-Wechselrichter erforscht, bewertet und zusammen mit neuesten Leistungshalbleitern eingesetzt. Für eine im Projekt auszuwählende Konstruktion werden vollständige Demonstratoren aufgebaut, um die Leistungsfähigkeit und Praxistauglichkeit der gefundenen Lösungen nachzuweisen.

Das Projekt läuft von September 2013 bis Ende August 2016. Das Projektvolumen beträgt 3,24 Mio. Euro. Davon werden ca. 60 % durch das BMBF im Rahmen der Fördermaßnahme „Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES) – Teil 2: Elektronik für die Energie der Zukunft“ bereitgestellt.

Über das Konsortium:
· Universität Kassel; KDEE und Fachgebiet EVS: Das Kompetenzzentrum Dezentrale Elektrische Energieversorgungstechnik (KDEE) an der Universität Kassel befasst sich mit geräteorientierter Energiesystemtechnik für die Nutzung erneuerbarer Energien und ist thematisch und personell eng verbunden mit dem Fachgebiet Elektrische Energieversorgungssysteme (EVS).

· Infineon Technologies AG (assoziierter Partner): Mit weltweit rund 26.000 Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ist Infineon als Hersteller von Halbleiterbauelementen weltweit die Nummer 1 im Segment der Leistungselektronik. Infineon ist weltweiter Vorreiter bei SiC-Bauelementen (thinQ!™ in 2001) und Si-Kompensationsbauelementen (CoolMOS™).

· RUWEL International GmbH: RUWEL ist der traditionsreichste europäische Leiterplattenhersteller, der 1956 als erster die seriengefertigte „gedruckte Schaltung“ auf dem Markt einführte, und ist heute einer der bedeutendsten Hersteller von Leiterplatten in Europa.

· SMA Solar Technology AG: Die SMA Gruppe ist Weltmarktführer bei Photovoltaik-Wechselrichtern, einer zentralen Komponente jeder Solarstromanlage, und bietet als Energiemanagement-Konzern innovative Schlüsseltechnologien für künftige Energieversorgungsstrukturen an. Sie hat ihren Hauptsitz in Niestetal bei Kassel und ist international in 21 Ländern vertreten.

· Technische Universität Berlin: Der Forschungsschwerpunkt „Technologien der Mikroperipherik“ der Technischen Universität Berlin erforscht und entwickelt Methoden und Technologien der Aufbau- und Verbindungstechnik von mikroelektronischen und mikrosystem-technischen Bauteilen. Von besonderer Bedeutung ist dabei die enge Kooperation mit dem Fraunhofer IZM.

Kontakt:
Dr.-Ing. Samuel Araújo
Universität Kassel
Kompetenzzentrum für Dezentrale Elektrische Energieversorgungstechnik (KDEE)
Fachgebiet Elektrische Energieversorgungssysteme (EVS)
Tel.: +49 561 804-6516
E-Mail: s.araujo@uni-kassel.de