Das Freiburger Solarforschungsinstitut Fraunhofer ISE errichtet mit Unterstützung von Komponentenherstellern die weltweit ersten Mittelspannungs-Solarkraftwerke. Das Projekt PVgoesMV soll mit dem Aufbau und Betrieb von zwei Pilotanlagen zeigen, dass dieser Schritt für Photovoltaik-Großanlagen technisch machbar und ökonomisch sinnvoll ist. Es handelt sich um die weltweit ersten PV-Anlagen mit einem 3-kV-Stringwechselrichter. Hersteller aller wichtigen Systemkomponenten für einen Solarpark unterstützen das über drei Jahre geplante Projekt.

In einem nach heutigem Stand der Technik gebauten Photovoltaik-Kraftwerk mit einer Leistung von 50 MW sind Kabellängen im dreistelligen Kilometerbereich verlegt. Laut dem Global Critical Minerals Outlook 2024 der Internationalen Energie-Agentur übersteigt seit 2025 der Kupferbedarf das angekündigte Angebot, weshalb in Zukunft mit steigenden Rohstoffpreisen zu rechnen ist. Daher nutzen Investoren bereits in großem Stil Aluminiumkabel. Doch zum einen verursacht die Aluminium-Produktion hohe CO₂ -Emissionen, zum anderen wird es bereits heute von der EU als kritischer Rohstoff eingestuft.

„Der Schritt in die Mittelspannung ist ein wesentlicher Hebel für die Reduktion des Kupfer- und Aluminiumbedarfs für Photovoltaik-Großkraftwerke und somit für die Wirtschaftlichkeit der Projekte“, sagt Projektleiter Felix Kulenkampff vom Fraunhofer ISE. Zum einen führt eine Verdopplung der Spannung zu Einsparungen im Leiterquerschnitt von etwa 75 Prozent. Dünnere Kabel sind einfacher zu verlegen und senken zusätzlich die Installationskosten. Zudem kann man die Anschlussleistung von Transformatoren und Substationen bei gleicher Baugröße verdoppeln, was zu weiteren Einsparungen Kosten führt. „Alle genannten Vorteile ergeben sich bereits in der niedrigen Mittelspannung. Die Aufwände für die Entwicklung entsprechend spannungsfester Komponenten sind überschaubar, weshalb uns viele Komponentenhersteller in dem Pilotprojekt unterstützen“, so Felix Kulenkampff

Zwei Mittelspannungs-Photovoltaik-Pilotanlagen mit 3-kV-Mittelspannung

Ziele des Projekts sind der Aufbau und mehrmonatige Testbetrieb von zwei Pilotanlagen in Baden-Württemberg und Rheinland-Pfalz mit etwa 135 Kilowatt Anschlussleistung. Sie werden DC-seitig mit 3 kV und AC-seitig mit 1,2 kV betrieben. Den Mittelspannungs-Photovoltaik-Wechselrichter auf Basis von hochsperrenden Siliziumkarbid-Halbleitern hat das Fraunhofer ISE bereits im Projekt MS-Leikra entwickelt und die Forscher:innen wollen ihn für den Einsatz im Feld anpassen. Im Projekt werden zwei verschiedene Stringverschaltungen erprobt. Zum einen der Einsatz von Standard-Solarmodulen mit 1500 V und Mittelpunktserdung. Zum anderen ein 3-kV-String mit PV-Modul-Prototypen, die man für die höhere Spannungsklasse entwickelt hat. Anhand der Erfahrungen bei Planung, Aufbau und Inbetriebnahme wollen die Projektpartner abschließend ein Qualitätssicherungs- und Prüfkonzept für Mittelspannungs-PV-Anlagen entwickeln, Erkenntnisse aus dem Feld in ihr Produktdesign einfließen lassen und in internationalen Normungsgremien einbringen.

Projektpartner von PVgoesMV sind die Pfalzwerke AG, die Feag Gruppe, Stäubli Electrical Connectors AG, Weidmüller Interface GmbH & Co. KG, Mersen Deutschland Eggolsheim GmbH, Prysmian Kabel und Systeme GmbH, Sumida Components & Modules GmbH, Hanwha Q Cells GmbH, Zimmermann PV-Steel Group GmbH & Co. KG, Infineon Technologies AG, Fluke Deutschland GmbH und BES new energy GmbH. Sie unterstützen das Projekt durch die Bereitstellung und Weiterentwicklung von Schlüsselkomponenten, sowie mit Know-How und Engineering-Dienstleistungen bei Aufbau, Inbetriebnahme und Monitoring der Photovoltaik-Pilotanlagen. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie fördert das im Dezember 2025 gestartete Projekt vom im Rahmen des 8. Energieforschungsprogramms.

Das Projekt SeVen des Fraunhofer ISE beschäftigt sich ebenfalls mit Mittelspannungs-PV.

Quelle: Fraunhofer ISE | solarserver.de © Solarthemen Media GmbH