Das Beste aus zwei Konzepten
Damit standen die Anforderungen an die neue Gerätefamilie fest: Ziel war ein Wechselrichter, der die Vorteile beider Konzepte vereint. Der kompakt und leicht ist, alle Vorteile der galvanischen Trennung bietet und gleichzeitig einen höheren Wirkungsgrad besitzt als bisherige Trafogeräte dieser Leistungsklasse. „Das haben wir vor allem durch die Weiterentwicklung der HF-Topologie erreicht“, sagt Sven Bremicker. Deren Grundidee ist relativ simpel: Ein Transformator wird bei gleicher Leistung umso kleiner und leichter, je höher die Frequenz des ihn durchfließenden Wechselstroms ist. Wenn man den Gleichstrom der Solar-Module zunächst in einen hochfrequenten Wechselstrom wandelt, kann man folglich einen deutlich kompakteren Transformator einsetzen. Danach wird der Strom wieder gleichgerichtet, um schließlich in Wechselstrom mit der üblichen Netzfrequenz von 50 Hertz gewandelt zu werden.
Der zwischengeschaltete Hochfrequenzkreis erfordert allerdings eine Reihe zusätzlicher Halbleiterschalter, was den Aufbau komplizierter macht und auch mit zusätzlichen Verlusten verbunden ist. „Das Mehr an Elektronik ist beim heutigen Stand der Technik aber kein Problem – weder kostenmäßig, noch bei der Zuverlässigkeit“, erläutert Bremicker. „Und zur Steigerung des Wirkungsgrads setzen wir auf ein echtes Technik-Highlight: resonante Schaltungen.“ Den physikalischen Trick dahinter kennt jeder, der schon mal auf einer Schaukel gesessen hat: Die Schaukel hat eine bestimmte Resonanzfrequenz (sprich: Pendeldauer), die durch die Seillänge vorgegeben ist. Durch eine regelmäßige, geringe Energiezufuhr genau im richtigen Moment lässt sich kinderleicht eine starke und regelmäßige Schaukelbewegung aufbauen. Das ist wesentlich effizienter als das abwechselnde Bewegen eines nicht resonanten Objektes. Und es funktioniert auch mit den Halbleiterschaltern im Wechselrichter.