Neue Hirne fürs Solarsystem

Sven Ullrich

Puertollano ist eine kleine Industriestadt mitten in Spanien. Einer der größten Arbeitgeber hier ist der Düngemittelhersteller Fertiberia. Für die Produktion braucht das Unternehmen jede Menge Ammoniak, das vor Ort direkt im bekannten Haber-Bosch-Verfahren hergestellt wird. Das ist die Synthese von Stickstoff aus der Luft mit Wasserstoff. Bisher hat Fertiberia vor allem Wasserstoff genutzt, der aus Erdgas hergestellt wurde.

Grauen Wasserstoff ersetzen

Doch jetzt ist das Unternehmen auf grünen Wasserstoff umgestiegen. Nur so kann es eine CO2-freie Ammoniak- und Düngemittelproduktion realisieren. Die gesamte Anlage besteht aus einem großen Solarpark mit einer Leistung von 100 Megawatt. Auf der anderen Seite steht ein Elektrolyseur, der 20 Megawatt der vorhandenen Solarparkleistung nutzt, um Wasser in seine Elemente zu trennen und den Wasserstoff für die Produktion bereitzustellen.

70

Jedes Jahr stellt die Anlage 3.000 Tonnen grünen Wasserstoff her, mit denen Fertiberia seinen Dünger produzieren kann. Doch das ist mit Blick auf den Wasserstoffbedarf in der Industrie nur ein Tropfen auf den heißen Stein. Insgesamt 70 Millionen Tonnen grauer Wasserstoff werden jedes Jahr verbraucht. Bei deren Herstellung entstehen etwa 700 Millionen Tonnen Kohlendioxid (CO2). Das sind rund 1,8 Prozent der gesamten CO2-Emissionen weltweit.

Allein um diesen Bedarf zu dekarbonisieren, ist jede Menge Elektrolyseleistung notwendig. „Wichtig ist dabei, dass die grünen Wasserstoffmoleküle auch mit den grünen Elektronen korrelieren“, sagt Fabian Jochem mit Blick auf die Steuerung der Elektrolyseure.

Er ist verantwortlich für die strategische Geschäftsentwicklung bei SMA Altenso, einem Tochterunternehmen von SMA Solar Technology, das sich auf die Umsetzung großer Wasserstoff- und Batterieprojekte spezialisiert hat. Am Stand von SMA hat das Unternehmen seine Lösung auf der diesjährigen Intersolar vorgestellt, die auch in der Anlage von Fertiberia zum Einsatz kommt.

Die Lösung basiert auf dem schon bewährten Großwechselrichter Sunny Central, der ergänzt um eine Speichereinheit vor einigen Jahren zum Batteriewechselrichter weiterentwickelt wurde. Altenso nutzt hier die Gleichrichterfunktion des Sunny Central, um den Strom aus dem Netz – oder aus einem Solarpark – in Gleichstrom für die Elektrolyse umzuwandeln.

Gleichzeitig sorgt die Anlage dafür, dass immer ausreichend Strom für die Elektrolyse zur Verfügung steht und diese netzdienlich ablaufen kann. „Wir haben hierzu eine Komplettlösung entwickelt: Der Strom wird aus dem Mittelspannungsnetz entnommen und geht über eine Megavolt-Schaltanlage und einen Transformator zum Gleichrichter. Von dort fließt er direkt in den Elektrolyseur“, beschreibt Jochem das Prinzip.

Ausreichend Strom für die Elektrolyse

Altenso hat dafür zwei Standardprodukte entwickelt, die entweder für kleinere Anwendungen in einem 20-Fuß-Container oder für größere Systeme in einem 40-Fuß-Container geliefert werden. „Die Lösung für die Elektrolyseure wurde zwar mit einer anderen Software ausgerüstet und hat eine angepasste Hardware. Da sie aber auf der gleichen Plattform wie der Sunny Central basiert, haben wir schon die Zertifizierungen und konnten somit relativ schnell in den Markt gehen“, sagt Jochem.

Zudem ist das Gleichrichtersystem auf die Steuerung der Elektrolyseure abgestimmt, sodass immer ausreichend Strom vorhanden ist. Die Anlage wird dann jeweils an die Anforderungen vor Ort angepasst. „Deshalb wurde die Solaranlage in Puertollano auch so groß dimensioniert, damit tagsüber immer genügend Leistung für die Elektrolyse zur Verfügung steht“, sagt Fabian Jochem. „Um eine 24-stündige Wasserstoffversorgung zu gewährleisten, wird tagsüber mehr Wasserstoff produziert, als benötigt wird, und in elf Tanks zwischengespeichert“, erklärt er. Dadurch ist der Wasserstoff immer ausreichend verfügbar.

Durch den vorbereiteten Speicher­anschluss können die Kunden die initialen Kosten senken, das Gerät zunächst als normalen Wechselrichter nutzen und später die Batterie nachrüsten.

Neben den Wasserstoffanwendungen hat SMA auf der Intersolar auch seine neuen Lösungen für die Netzbildung und Stabilisierung von Versorgungsnetzen gezeigt. Hier geht es darum, mittels Speicherkraftwerken die gesamte Bandbreite der Netzdienstleistungen abzudecken, die bisher fossile Kraftwerke erbracht haben. Das ist neben der Bereitstellung von Momentanreserve zur Frequenzstabilisierung auch die Verbesserung der Systemstärke und der Kurzschlussverhältnisse, um die Spannungsqualität zu erhöhen. Mit den Lösungen zur Netzbildung kann SMA auch Dienstleistungen erbringen, die mit fossilen Kraftwerken nicht möglich waren, wie etwa die Systemwiederherstellung durch einen dezentralen Schwarzstart lokaler Netze.

Das Netz stützen

Ganz so weit ist Huawei mit seinen Lösungen für Großanlagen noch nicht. Doch Vertriebsleiter Richard Verdezki kündigt die Schwarzstartfunktion schon als nächsten Schritt der Weiterentwicklung des neuen großen Stringwechselrichters 330 KTL an. Immerhin gab es aber schon mit den jetzt vorhandenen Funktionen für das Gerät einen Intersolar Award.

Die Jury hat vor allem die dreifache Absicherung auf der Gleichstromseite überzeugt. „Der Wechselrichter misst die ein- und ausgehenden Ströme. Er schaut jeden Morgen, bevor er ans Netz geht, in das Modulfeld hinein. Wenn die Elektronik Fehler im Modulfeld wie beispielsweise Kurzschlüsse oder Isolationsfehler in den Kabeln oder Modulen erkennt, schaltet sie den betroffenen String ab“, erklärt Richard Verdezki.

Brandrisiko verringert

Der Betreiber wird automatisch benachrichtigt, dass etwas nicht in Ordnung ist, und kann entsprechend handeln. Dadurch sinkt das Brandrisiko. Auch die Temperatur der einzelnen Steckanschlüsse überwacht der Wechselrichter. Sollte die Temperatur über einen vorgegebenen Wert steigen, schaltet er den betroffenen String ab. So werden Installationsfehler nicht zum Risiko beim Betrieb der Anlage.

Huawei hat auch noch einen neuen Hybridwechselrichter fürs Gewerbe mit einer Leistung von 12 bis 15 Kilowatt gezeigt. Das Gerät ist schon – wie alle Wechselrichter von Huawei – für den Batterieanschluss vorbereitet.

Der neue Wechselrichter hat sogar gleich zwei Batterieschnittstellen, wobei die zweite Schnittstelle für zusätzliche Anwendungen wie eine Ladestation oder eine Wärmepumpe geeignet ist. „Auf diese Weise kann der Betreiber die Wärmepumpe auch auf der Gleichstromseite anschließen“, erklärt Dieter Jauch, Produktmanager bei Huawei, den Vorteil. Die Wärmepumpe kann aber auch auf der Wechselstromseite über den neuen Stromzähler für gewerbliche Anwendungen angeschlossen werden, der gleichzeitig der Energiemanager ist.

Der Wechselrichter schaut jeden Morgen, bevor er ans Netz geht, in das Modulfeld hinein. Wenn die Elektronik dort Fehler wie Kurzschlüsse oder ­Isolationsfehler in den Kabeln oder Modulen erkennt, schaltet sie den betroffenen String ab.

Einen Wechselrichter fürs Gewerbe mit Batterieanschluss hat auch Growatt neu vorgestellt. Es gibt ihn mit Leistungen von 11 bis 30 Kilowatt. Dabei ist der Batterieanschluss zunächst nur vorbereitet.Er wird erst kostenpflichtig freigeschaltet, wenn der Anlagenbetreiber tatsächlich eine Batterie anschließen will.

„Dadurch können die Kunden die initialen Kosten senken, das Gerät zunächst als normalen Wechselrichter nutzen und später die Batterie nachrüsten“, erklärt Junming Xu, Produktmanager bei Growatt.

Das Unternehmen hat außerdem noch den Max 100-125 vorgestellt. Der größere Bruder des bisherigen Gewerbewechselrichters kommt mit immerhin zehn MPP-Trackern zum Kunden, an die 20 Solarstrings angeschlossen werden können. Auch Growatt hat in den Gewerbewechselrichter eine Strom-Spannungs-Diagnose und eine String­überwachung integriert.

Mehr Leistung von Kostal

Einen Schritt zu mehr Leistung bei seinem Gewerbewechselrichter hat Kostal Solar Electric gemacht. Bisher hatte das Unternehmen den Piko CI in den Leistungsklassen 30 und 60 Kilowatt im Angebot. Neu ist jetzt der Piko CI 100. Kostal hat der 100-Kilowatt-Variante einen separaten Anschlussraum mit acht unabhängigen MPP-Trackern spendiert.

Daran kann der Handwerker 16 Strings anschließen. „Der Piko CI 100 ist dadurch sehr flexibel auslegbar. Durch die vielen Anschlussmöglichkeiten brauchen wir auch keinen separaten Generatoranschlusskasten mehr“, erklärt Kai Langel, Field Marketing Manager bei Kostal.

Außerdem hat Kostal im neuen Piko CI eine Trennmöglichkeit auf der Gleichstromseite verbaut. Damit können über WLAN die Strings in ganzen Paketen abgeschaltet werden. Die Kommunikationsmöglichkeiten sind schon von den bisherigen Gewerbewechselrichtern von Kostal bekannt. Auch der neue Piko CI 100 kann sich über Daisy Chaining verbinden. Das bedeutet, dass in größeren Anlagen mit mehreren Wechselrichtern ein Gerät die ­Steuerung der anderen Inverter übernimmt. Außerdem bringt jeder der CI 100 zwei LAN-Schnittstellen für die einfache Realisierung der Kommunikation mit.

Mehr Varianten von Fronius

Noch einen Leistungsschritt weiter ist Fronius gegangen. Der österreichische Hersteller hat den Gewerbewechselrichter Tauro jetzt in Leistungsklassen von 50 bis 100 Kilowatt im Portfolio. Der Vorteil des Gerätes: Es ist sehr flexibel.

„Der Handwerker kann den Tauro so konfigurieren, wie er ihn für das jeweilige Solarsystem braucht“, erklärt Robert Mühllehner vom Produktmanagement bei Fronius.

Zusätzlich gibt es eine Direct- und eine Precombined-Variante. Bei der ersten Variante werden die Strings direkt an die im Modulfeld verteilten Wechselrichter angeschlossen. Bei der zweiten Version schließt der Handwerker die Strings über DC-Combiner-Boxen an die Wechselrichter an, die an einem zentralen Ort positioniert sind.

Fronius hat zusätzlich noch ein Smart Meter speziell für den Gewerbebereich entwickelt. „Wir haben die Notwendigkeit gesehen, dass wir das Smart Meter nicht mehr nur über Modbus RTU anschließen, sondern auch über WLAN und LAN. Diese Lösung wird von den Kunden sehr gut angenommen“, weiß Robert Mühllehner.