Microinverter, Optimierer, Maximierer
Ertragssteigerung auf Modulebene
Den Ertrag von Photovoltaikanlagen über Elektronik am Panel zu verbessern – das lässt sich mit ganz unterschiedlichen Ansätzen technisch realisieren. Von der kompletten DC/AC-Wandlung am Panel (Microinverter) über DC/DC-Wandlung am Panel plus dedizierte Wechselrichter oder der DC/DC-Wandlung am Panel in Zusammenarbeit mit existierenden Wechselrichtern bis hin zur Ertragsmaximierung ohne DC/DC-Wandlung reicht das Spektrum.
Eine Reihe von Startup-Firmen tummelt sich auf diesem Gebiet, konnten also für ihre unterschiedlichen Ansätze Investoren begeistern und Geld in teilweise beträchtlicher zweistelligen Millionenhöhe einsammeln. Aber auch etablierte Wechselrichterhersteller werden auf die Technik aufmerksam. So hat SMA im vergangenen Jahr die niederländische OKE Services gekauft, um über die nächsten Jahre Microinverter auf den Markt zu bringen, KACO arbeitet mit dem Hersteller Tigo Energy zusammen (s.u.). Welche Technik für welche Anwendungen die wirtschaftlich sinnvollsten Ergebnisse liefert, muss sich erst noch herausstellen. Bisher versprechen sie alle neben der höheren Energieausbeute bessere Überwachungs- und Managementmöglichkeiten sowie höhere Sicherheit, etwa im Falle eines Feuers oder auch gegen Diebstahl.
»Microinverter, das sind nicht einfach nur kleine Wechselrichter, ich verstehe darunter ein gesamtes Konzept, eine Kombination aus Leistungselektronik, Kommunikation und Energy-Management Services«, sagt Paul Nahi, CEO von Enphase Energy. Das Unternehmen, das 2006 in Petaluma/Kalifornien gegründet wurde und in das bis jetzt 90 Mio. Dollar Kapital geflossen sind, hat 2008 erste Produkte verkauft und bis heute über 300.000 Systeme geliefert. Damit hält Enphase laut Nahi in den USA – wo Enpahse bisher aktiv ist – einen Marktanteil von 13 Prozent im Bereich der Inverter unter 10 kW Leistung.
Wie Nahi in seiner Definition schon andeutet, muss seiner Meinung nach einiges zusammenkommen, um mit DC/AC-Microinvertern Erfolg haben zu können. Das Allerwichtigste ist die Zuverlässigkeit und die Fähigkeit, hohe Qualität bei der Produktion hoher Stückzahlen erzielen zu können. »Wir haben unsere eigenen Testgeräte entwickelt, um die Qualität über die gesamte Produktion gewährleisten zu können. Die Resultate aus dem Feld sind sehr wichtig, um die Produkte kontinuierlich verbessern zu können«, so Nahi. Design for Manufacturability und Design for Test sind hier nur zwei Schlagworte, die die Komplexität umreißen. Und die Produktion hoher Stückzahlen bei hoher Qualität hat es in sich: »Die Überführung der Produktion in kleinem Maßstab in hohe Volumen ist eine Wissenschaft für sich. Die Produktion muss laufend verbessert werden, dazu braucht man starke Partner«, so Nahi.
Das System von Enphase besteht aus dem Microinverter, der an jedem Panel die DC/AC-Wandlung und das MPP-Tracking durchführt, der Envoy Commuications Gateway und der Enlighten Website. Der MPP-Tracking-Algorithmus arbeitet laut Nahi mit einer Genauigkeit von 99,6 Prozent und steigert die Energieausbeute gegenüber herkömmlichen Systemen um bis zu 25 Prozent. Das Unternehmen gibt eine MTBF von 331 Jahren für die Microinverter an.
Die Envoy-Comunication-Gateway überträgt die Daten über Powerline Communication und stellt über ein Ethernetkabel die Verbindung zum Internet her.
Aber wie oben schon angedeutet: Die Hardware ist nur die Voraussetzung dafür, um das gesamte Konzept umsetzen zu können. Die Microinverter auf den Modulen kommunizieren über Powerline Communication direkt mit der Envoy Communication-Gateway. Sie ist über Ethernetkabel mit dem Internet verbunden und hat Zugriff auf das Daten-Cetner, das Enphase betreibt.
Die Enlighten Website zeigt die Performance eines jeden Moduls im System sowie des Gesamtsystems in verschiedenen Formaten. Die Betreiber der Photovoltaikanlagen haben die Möglichkeit, über ein einfaches GUI jederzeit – 24 Stunden am Tag – die Informationen zum Status ihrer Anlage abzurufen. Falls Probleme auftauchen, sendet das System eine Alarmmeldung. »Meiner Meinung nach bildet die Kommunikation den zentralen Schlüssel für unseren Erfolg. Die Hardware muss stimmen, und die Software ist entscheidend, um die Verbindung zu unseren Servern herzustellen, die dann die Information für die Anwender leicht zugänglich zur Verfügung stellen«, so Nahis Fazit.
Und er ist überzeugt, dass Enphase nun in die Phase des Wachstums übertritt: Ende dieses Jahres will das Unternehmen die zweite Generation der Microinverter vorstellen, Ende 2011 soll die dritte Generation folgen.
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