DC/DC-Wandler für erneuerbare Energien: Windkraft, Photovoltaik und Off-Grid-Systeme
In Windkraft- und Solaranlagen versorgen DC/DC-Wandler die Systeme, die den Betrieb überhaupt erst ermöglichen: Pitch-Systeme, Sensorik und Aktuatorik, Kommunikationsmodule und Steuerungen, meist mit stabilen 24 VDC. Die Anforderungen sind dabei hart: schwankende Eingangsspannungen, Temperaturen von −40 °C bis +85 °C, Vibration und ein Wartungszugang, der einen Aufstieg ins Maschinenhaus einer Windkraftanlage oder eine Anfahrt zur Anlage im Feld bedeutet.
Unsere Wandler mit Weitbereichseingang arbeiten in diesem Umfeld ohne Leistungsderating, erreichen bis zu 95 % Wirkungsgrad und laufen bei Servicepartnern seit Jahren ausfallfrei.
Unzugänglich, sicherheitsrelevant, auf Jahrzehnte ausgelegt
DC/DC-Wandler halten in Windkraft- und Solaranlagen die Systeme am Laufen, von denen Sicherheit und Ertrag abhängen. Sie sorgen dafür, dass die Versorgung stabil bleibt, auch wenn sich Windgeschwindigkeit, Sonnenintensität oder Ladezustand der Speicher ändern.
Der entscheidende Unterschied zu vielen anderen Anwendungen ist der Wartungszugang. Ein Wandler in der Gondel – dem Maschinenhaus auf dem Turm – ist nicht in fünf Minuten getauscht: Es braucht einen Techniker, den Aufstieg oder Kran, ein Zeitfenster mit passenden Windbedingungen – und die Anlage steht währenddessen still. Ein Bauteilausfall kostet deshalb ein Vielfaches des Bauteils. Das verschiebt die Rechnung: Nicht der Einkaufspreis entscheidet, sondern die Zahl der Serviceeinsätze über die Lebensdauer.
Dazu kommt der Zeithorizont. Anlagen laufen 20 Jahre und länger, oft über die Verfügbarkeit ihrer ursprünglichen Komponenten hinaus. Wer hier liefert, muss nicht nur ein zuverlässiges Gerät bauen, sondern es über Jahre lieferbar und weiterentwickelbar halten.
Sichere Versorgung von Pitch-System und Kommunikationsmodul in Windkraftanlagen
Windkraftanlagen stehen meist an unzugänglichen Orten und sind extremen klimatischen Belastungen ausgesetzt. Die Sicherheitssysteme sollen jederzeit funktionsfähig bleiben, die Kommunikation mit der Windkraftanlage muss ständig gewährleistet sein. Hier kommen zwei verschiedene Weitbereichs-Spannungswandler zum Einsatz: Der Schaltregler 154DH-24-ON versorgt Sensoren und Aktuatoren und und ist für das Pitch-System zuständig. Dieses steuert die Winkel der Rotorblätter, um die Leistung der Turbine an die Windgeschwindigkeit anzupassen. Der galvanisch getrennte DC/DC-Wandler 344DH-24 mit sicherer Trennung versorgt das Kommunikationsmodul der Anlage und wird bei einem Ausfall per Backup-Batterie versorgt.
Diese Wandler wurden über die Jahre ständig den Herausforderungen angepasst und werden in der neuesten Version mit einem Voll-Alugehäuse verbaut.
Gemeinsam neu ausgelegt statt immer wieder repariert: Windkraft-Servicepartner
In vielen Windkraftanlagen stecken Komponenten, die von Anfang an zu knapp ausgelegt waren. Solange der Anlagenhersteller am Markt ist, lässt sich das über Gewährleistung und Nachbesserung regeln. Ist er es nicht mehr, bleibt das Problem beim Servicepartner – und bei einer Anlage, die noch über Jahre Ertrag liefern soll.
Genau diese Situation bei einem Servicebetrieb, der Anlagen eines insolventen Herstellers wartet: Die ab Werk verbauten DC/DC-Wandler fielen wiederholt aus. Ein baugleiches Originalteil einzubauen hätte nur den nächsten Ausfall vorprogrammiert – bei jedem Ausfall ein Technikereinsatz im Maschinenhaus, dazu der Stillstand der Anlage. Die Rechnung ging nicht auf: Die wiederkehrenden Serviceeinsätze kosteten ein Vielfaches dessen, was an den Bauteilen gespart worden war.
Statt weiter das Gleiche zu tauschen, haben wir die Baugruppe gemeinsam mit dem Servicepartner neu ausgelegt. Eingesetzt wird der 154DH-24-ON: Ultraweitbereichseingang von 28 bis 160 VDC mit einer zulässigen Spitzenspannung von 170 VDC, Ausgang 24,0 VDC bei bis zu 13,0 A und 300 W, Wirkungsgrad bis 95 %.
Drei Eigenschaften waren dabei ausschlaggebend. Der Eingangsbereich von 1:5,7 deckt die Spannungsverhältnisse der Anlage vollständig ab, inklusive Spitzen bis 170 VDC – Transienten, an denen knapp ausgelegte Wandler scheitern. Die 300 W Ausgangsleistung lassen Reserve zur tatsächlichen Last, statt das Gerät dauerhaft am Limit zu betreiben. Und der Wirkungsgrad von bis zu 95 % bedeutet weniger Verlustwärme im geschlossenen Einbauraum – der wichtigste Hebel für die Lebensdauer der Elektronik, wenn keine aktive Kühlung möglich ist.
Der Weg dahin war kein Katalogkauf: Einbausituation, vorhandene Verdrahtung, Lastprofil, Temperaturverhältnisse und Anschlusstechnik mussten geklärt werden – über viele Rückfragen in beide Richtungen, direkt zwischen den Technikern vor Ort und unseren Entwicklern. Genau das ist der Vorteil, wenn Entwicklung und Ansprechpartner im selben Haus sitzen: kurze Wege, schnelle Antworten, keine Weiterleitung über Distributionsstufen.
Das Ergebnis läuft seit mehreren Jahren ohne einen einzigen Ausfall.
Das Projekt zeigt zweierlei: Bei unzugänglichen Anlagen ist der Bauteilpreis der kleinere Posten und die Zahl der Serviceeinsätze der grössere. Und: Wir liefern nicht nur ein Gerät aus dem Katalog, sondern arbeiten am Redesign einer bestehenden Baugruppe mit – auch dann, wenn vom ursprünglichen Anlagenhersteller keine Unterstützung mehr zu erwarten ist.
Galvanisch getrennte 24-V-Versorgung für netzunabhängige Solaranlagen
Ein Hersteller netzunabhängiger Solaranlagen benötigt für seine Systeme eine 24-VDC-Versorgung im Kilowattbereich – mit einer klaren Vorgabe: mindestens 95 % Wirkungsgrad über den gesamten Arbeitsbereich. In einer Inselanlage ist jedes verlorene Watt gespeicherte Energie, die vorher aufwendig erzeugt wurde.
Zum Einsatz kommt der galvanisch getrennte 755-24-SD. Er ist für Umgebungstemperaturen von −40 °C bis +85 °C ausgelegt, und zwar ohne Derating. Das ist im Solarumfeld mehr als ein Datenblattwert: In einem sonnenbeschienenen Schaltschrank sind Innentemperaturen von 60 bis 70 °C normal. Wandler, die dort ihre Leistung zurücknehmen, müssen von vornherein überdimensioniert eingebaut werden – mit entsprechendem Bauraum- und Kostenaufschlag. Der 755-24-SD liefert seine volle Leistung auch wenn es heiss wird.
Der hohe Wirkungsgrad wirkt dabei doppelt: Er spart Energie und erzeugt zugleich weniger Abwärme im geschlossenen Gehäuse – das System heizt sich weniger auf.
Für die geforderte Leistung werden zwei Geräte parallelgeschaltet. Das skaliert die bestehende Plattform, ohne dass ein neuer Wandler entwickelt werden muss.
DC/DC-Wandler passend zu deiner Energieanlage
Ob Neuauslegung oder Ersatz eines Bestandsgeräts, das immer wieder ausfällt – schick uns Eingangsspannung, Ausgangsspannung, Leistung und Einbausituation. Wir prüfen deine Anwendung und zeigen dir, ob ein Seriengerät passt, eine bestehende Plattform angepasst werden kann oder eine kundenspezifische Entwicklung sinnvoll ist.
FAQs
Du hast Fragen? Wir haben Antworten!
Welche Spannung braucht ein Pitch-System in der Windkraftanlage?
Üblich sind stabile 24 VDC für Sensoren, Aktuatoren und Steuerung. Da die verfügbare Eingangsspannung in der Anlage schwankt, kommt ein Wandler mit Weitbereichseingang zum Einsatz – etwa der 154DH-24-ON.
Warum braucht das Kommunikationsmodul galvanische Trennung?
Die Trennung entkoppelt die Kommunikation elektrisch von der übrigen Anlage und verhindert Ausgleichsströme über die Signalleitungen. In Kombination mit einer Backup-Batterie bleibt die Anlage auch dann erreichbar, wenn die Hauptversorgung ausgefallen ist.
Warum rechnet sich ein hochwertiger Wandler in der Windkraft?
Weil der Bauteilpreis der kleinere Posten ist. Ein Ausfall in der Gondel bedeutet Technikereinsatz, Aufstieg oder Kran, passendes Wetterfenster und Anlagenstillstand. Wandler mit hoher MTBF und Vollverguss reduzieren genau diese Einsätze.
Was bedeutet „kein Derating" bei Solaranwendungen?
Dass der Wandler seine volle Leistung über den gesamten spezifizierten Temperaturbereich liefert. In einem sonnenbeschienenen Schaltschrank mit 60–70 °C reduzieren viele Geräte ihre Leistung und müssen entsprechend überdimensioniert werden. Der 755-24-SD liefert seine volle Leistung bis +85 °C ohne Derating.
Warum ist der Wirkungsgrad bei Off-Grid-Anlagen so wichtig?
Weil ein hoher Wirkungsgrad doppelt wirkt. Bei 1.000 W Ausgangsleistung entstehen bei 80 % Wirkungsgrad rund 250 W Verlustwärme, bei 95 % nur etwa 50 W. Das spart nicht nur gespeicherte Energie, sondern reduziert auch die Wärmeentwicklung im geschlossenen Gehäuse. Niedrigere Bauteiltemperaturen tragen zusätzlich zu einer längeren Lebensdauer der Elektronik bei.
Wie erreicht man höhere Leistungen als ein einzelnes Gerät liefert?
Durch Parallelschaltung dafür ausgelegter Wandler. Mehrere Module teilen sich die Last. Das skaliert die Leistung, ohne eine Neuentwicklung zu erfordern, und verteilt die Verlustwärme auf mehrere Gehäuse.
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