Mittelspannungs-Stringwechselrichter und angepasste Kraftwerkskonzepte für zukünftige PV-Großkraftwerke

Aktuelle PV-Großkraftwerke nutzen AC-Systemspannungen zwischen 400 VAC und 880 VAC. Das obere Ende dieses Bereiches kann allerdings nur von Geräten mit DCDC-Steller erreicht werden, da ohne Steller die AC-Ausgangsspannung eine starke Abhängigkeit von der aktuellen MPP-Spannung der PV-Strings aufweist. Durch eine Anhebung der Systemspannung können die Ströme herabgesetzt werden. Dies kann an zwei Punkten genutzt werden. Zum einen können die Leitungsquerschnitte stark reduziert werden. Daraus resultieren erhebliche Einsparungen sowohl beim Material als auch in den Installationskosten für die Verkabelung. Gleichzeitig kann die Leistung der Subsysteme erhöht werden. Bei gleicher Kraftwerksgröße resultiert daraus eine geringere Anzahl an Transformatoren und Schaltanlagen. Aktuell stagniert der weitere Anstieg der Ausgangsspannungen trotz weiter steigender Ausgangsleistungen aufgrund des nun anstehenden Übergangs in den Geltungsbereich der Mittelspannung. Die PV-spezifischen Normen sind bisher aber nur für die Niederspannung vorhanden. Am Fraunhofer ISE wurde nun ein neues Systemkonzept für die nächste Generation von PV-Großkraftwerken entwickelt, bei dem eine Anhebung der Spannung in den Mittelspannungsbereich auf UAC ≥ 1500 V umgesetzt wird. Mit diesem Ziel werden die für bisherige PV-Anlagenkonzepte geltenden normativen Bedingungen der VDE0100 verlassen, die für elektrische Anlagen bis 1500 VDC und 1000 VAC gilt.