Anmerkung der Redaktion

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Lior Handelsman erklärt Trends in der Wechselrichter-Architektur für gewerbliche Photovoltaik-Anlagen

Lior Handelsman
Lior Handelsman

Lior Handelsman gründete SolarEdge im Jahr 2006 und ist zurzeit Vizepräsident für Marketing und Produktstrategie. Er verfügt über einen Bachelor of Science-Abschluss in Elektrotechnik (cum laude) und einen MBA-Abschluss vom israelischen Institut für Technologie (Technion) in Haifa.

Im Bereich der Photovoltaik-Gewerbeanlagen unterliege die Wechselrichtertechnologie einer rasanten Entwicklung, so Handelsman.

„Diese Weiterentwicklung liegt darin begründet, dass Wechselrichter die Investitions- und Betriebskosten für PV-Gewerbeanlagen zunehmend beeinflussen. In ihrer Funktion als „Gehirn“ von PV-Anlagen übernehmen Wechselrichter die Überwachung und das Management der Energieerzeugung. Wechselrichter machen zwar nur etwa 10 % der Systemkosten aus, beeinflussen jedoch ~30 % der Systemkosten (Wechselrichter, elektrische BoS, Arbeitskraft), verwalten zu 100 % die Anlagenproduktion und können die Betriebs- und Wartungskosten steuern, indem sie die Verwaltung von PV-Vermögenswerten ermöglichen. Aus diesem Grund sind Strangwechselrichter und Leistungselektronik auf Modulebene (MLPE) im Bereich der Gewerbeanlagen auf dem Vormarsch.

 

Strangwechselrichter ersetzen Zentralwechselrichter zunehmend

In den vergangenen zehn Jahren wurden Gewerbeanlagen standardmäßig mit Zentralwechselrichtern ausgestattet. Begründet lag dieser Trend vorrangig im Größenvorteil, woraus sich geringere Kosten pro Watt für größere Wechselrichter ergeben und dadurch die Investitionskosten für PV-Gewerbeanlagen verringert werden.

Im Zuge der Weiterentwicklung der Branche wurden jedoch auch die Nachteile von Zentralwechselrichtern immer deutlicher. Zentralwechselrichter benötigen viel Platz. Darüber hinaus erfordern sie meist sehr teure Wartungsverträge und können nur von speziell ausgebildeten Technikern gewartet werden, was wiederum hohe Betriebs- und Wartungskosten nach sich zieht. Störungen bei Zentralwechselrichtern führen zudem zu großflächigen Ausfällen der Anlage und somit zu Ertragseinbußen. Diese Nachteile sowie die verringerten Kosten pro Watt bei Strangwechselrichtern haben die Entwicklung in Richtung dezentralisierte Bauweise bei Gewerbeanlagen unter Verwendung mehrerer Strangwechselrichter anstatt von Zentralwechselrichtern vorangetrieben.

 

Marktanteil von Strangwechselrichtern steigt

IHS wuchs der Marktanteil von Strangwechselrichtern von 28 % im Jahr 2014 auf 34 % im Jahr 2015, wodurch sich der Marktanteil von Zentralwechselrichtern verringerte. Ausschlaggebend für diesen Trend sind vor allem geringere Betriebs- und Wartungskosten, ein vereinfachter Austausch von Bauteilen (weniger Vor-Ort-Einsatzpersonal und weniger hochqualifizierte Techniker erforderlich), verbesserte Anlagenbetriebszeit und geringere Platzerfordernis.

Ein zusätzlicher Vorteil von Strangwechselrichtern gegenüber Zentralwechselrichtern ist die Möglichkeit eines mehrfachen MPP-Trackings auf Modulebene und einer hochauflösenden Überwachung, wobei nach wie vor Verbesserungspotenzial besteht.

 

Dezentrale Bauweise wird sich durchsetzen

Daher wird sich eine dezentrale Bauweise auf dem Markt weiter durchsetzen. Die traditionelle Strangwechselrichter-Topologie, die immer noch in der überwiegenden Mehrheit von Gewerbeanlagen eingesetzt wird, weist jedoch einige bedeutende Nachteile auf. Gewerbeanlagen mit traditioneller Strangwechselrichter-Technologie erzielen oft einen geringeren Ertrag aufgrund von Mismatch-Verlusten auf Modulebene. Da die Module in Reihe geschaltet sind, werden sie normalerweise nicht am maximalen Leistungspunkt betrieben, so dass Energie verloren geht.

Diese Topologie ist hinsichtlich der Auslegung in vielerlei Hinsicht eingeschränkt. So müssen beispielsweise alle Stränge gleich lang sein, die gleiche Modulart verwenden und im gleichen Winkel zur Sonne ausgerichtet sein.

 

In der Praxis führen diese Einschränkungen insbesondere bei Aufdachanlagen entweder zu einer suboptimalen Ausnutzung der Dachfläche oder einer unnötigen Verdoppelung der Anzahl an BoS-Bauteilen. Sicherheitsbedenken, mangelhafter Einblick in die Energieproduktion des Moduls sowie die fehlende Möglichkeit der Fehlerbehebung per Fernzugriff sind weitere Nachteile. Um die Sicherheits- und Versicherungsanforderungen zu erfüllen, können zusätzlich kostspielige Bauteile erforderlich sein. Fehlendes Monitoring auf Modulebene und fehlende Fehlerbehebung per Fernzugriff können nicht nur geringere Gewinne aufgrund von größeren Anlagenausfallzeiten verursachen, sondern auch die Betriebs- und Wartungskosten erhöhen. 

 

Geringere Wartungskosten durch  Leistungselektronik auf Modulebene

Aufgrund dieser Nachteile setzt sich nicht nur die Strangwechselrichter-Technologie, sondern auch die Leistungsoptimierung auf Modulebene auf dem Markt für PV-Großanlagen immer weiter durch. Leistungselektronik auf Modulebene (module level power electronics MLPE) ermöglicht eine erhöhte Stromerzeugung, indem nicht nur Mismatch-Verluste auf Modulebene ausgeschlossen werden, sondern auch eine optimale Dachausnutzung erfolgen kann und mehr Module dank flexiblerer Auslegung installiert werden können.

Darüber hinaus ermöglichen MLPE-Lösungen eine verbesserte Wartung und Fehlerbehebung per Fernzugriff, was wiederum die Betriebs- und Wartungskosten über die gesamte Anlagennutzungsdauer verringert und die Möglichkeiten der Vermögensverwaltung erweitert, indem Vor-Ort-Einsätze verkürzt und reduziert werden. MLPE-Lösungen ermöglichen eine Reduzierung des Sicherheitsrisikos für Feuerwehrleute, Installateure und Wartungspersonal aufgrund einer integrierten Abschaltfunktion der hohen DC-Spannung auf Modulebene.

 

Wachstumspotenzial bei MLPE-Lösungen

Obwohl MLPE-Lösungen bereits zunehmend im gewerblichen Bereich vertreten sind, besteht noch ausreichend Wachstumspotenzial. MLPE-Lösungen ermöglichen Investoren und Anlageneigentümern über die gesamte Anlagennutzungs-Dauer höhere Erträge, da die Anlage höhere Erträge erzielt und ihre Vermögenswerte zukunftssicher und vor möglichen Risiken geschützt sind, die eventuell zu einer verminderten Anlagenleistung aufgrund von Mismatch-Verlusten auf Modulebene führen könnten. MLPE-Lösungen reduzieren zudem die Systemtechnikkosten während der Installation und die Betriebs- und Wartungskosten über die gesamte Anlagennutzungsdauer hinweg.

Unterm Strich führt dies zu höheren Erträgen und geringeren Betriebskosten – Leistungselektronik auf Modulebene, wie die DC-optimierte Wechselrichterlösung von SolarEdge, bietet also EPC‘s, Anbietern von Betriebs- und Wartungsdienstleistungen sowie Anlagenbesitzern eine optimierte Wertschöpfung über die gesamte Anlagennutzungsdauer.“