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Wie aus einem Sonnenstrahl eine Tasse heißer Kaffee entsteht

Elektrizität ist für unser Leben von zentraler Bedeutung, sei es beim Kochen, Beleuchten, Heizen, Kühlen oder bei der Mobilität. Doch um die steigende Nachfrage nach Strom CO2-neutral zu bewältigen, müssen wir auf erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Windkraft setzen.

Energie
Erneuerbare Energien
Artikel

Juli 02, 2025

Die Energiewende setzt auf erneuerbare Energien

Wir beginnen unseren Tag mit einer Tasse heißem Kaffee oder Tee. Wenn wir von zu Hause aus arbeiten, schleichen wir uns ein paar Stunden später wieder in die Küche, um den Kühlschrank für einen Snack zu öffnen. Gegen Mittag benutzen wir den Reiskocher und die Mikrowelle, um uns ein schnelles Mittagessen zuzubereiten. All diese Haushaltsanwendungen, die Kaffeemaschine, der Kühlschrank und der Reiskocher haben eines gemeinsam: Sie brauchen Strom, um zu funktionieren.

woman with cup of coffee sitting in the sunshine
woman with cup of coffee sitting in the sunshine
woman with cup of coffee sitting in the sunshine

Elektrizität spielt in unserem Leben eine immer größere Rolle. Wir brauchen sie für alle unsere täglichen Bedürfnisse: Kochen, Beleuchtung, Heizung, Kühlung und Mobilität. Elektrische Energie ist die hochwertigste und flexibelste Form der Energie, denn wir können Strom leicht in Licht, Bewegung und Wärme umwandeln. Doch um den steigenden Strombedarf CO2-neutral zu decken, müssen wir auf erneuerbare Energien wie Photovoltaik und Windkraft setzen. Innovative Halbleiterlösungen sind ein wesentlicher Bestandteil dieser Energiewende.

Sonnenlicht als Energiequelle

Die Sonne ist für Solarmodule genauso wichtig wie für uns Menschen. Photovoltaik (PV)-Solarmodule nutzen das Sonnenlicht als Energiequelle zur Erzeugung von Gleichstrom (DC). Die Photonen des Sonnenlichts regen die verschiedenen elektrischen Eigenschaften der Solarzellenschichten an, wodurch ein elektrisches Feld entsteht und somit Strom erzeugt wird. Solarzellen werden verwendet, um Energie aus Lichtstrahlen zu erzeugen, aber es wird ein Wechselrichter benötigt, um diese Energie in nutzbare elektrische Energie umzuwandeln. Der Wechselrichter ist das Bindeglied zwischen dem Solarmodul und dem Stromnetz. Er wandelt den von den Solarmodulen erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, der in ein kommerzielles Stromnetz eingespeist und schließlich in Haushaltsgeräten wie unseren Kaffeemaschinen verwendet werden kann.

Effizienzgewinne durch Wide-Bandgap Halbleiter

Moderne Leistungshalbleiter basieren auf speziellen Wafer-Materialien (Siliziumkarbid oder Galliumnitrid) und haben spezifische Eigenschaften, die die Energieeffizienz optimieren. Dank ihrer Struktur und Eigenschaften können sie höhere Spannungen und Frequenzen verarbeiten und funktionieren auch bei höheren Temperaturen reibungslos. Das macht sie ideal für verschiedene elektronische Anwendungen wie Solarwechselrichter. Ein gutes Beispiel, bei dem Siliziumkarbid (SiC) eine erhebliche Miniaturisierung des Designs ermöglicht hat, sind Zentral- oder String-Wechselrichter in Solaranlagen. Die CoolSiC™-MOSFETs von Infineon erhöhen die Leistungsdichte um den Faktor 2,5, z. B. von 50 kW (Si) auf 125 kW (SiC) bei einem Gerätegewicht von weniger als 80 kg, so dass zwei Installateure das Gerät problemlos tragen können. Galliumnitrid (GaN) ist essentiell für die nächste Generation der Solarenergieerzeugung in Privathaushalten, da es erhebliche Energieeinsparungen und eine höhere Effizienz ermöglicht sowie die Einführung erneuerbarer Energiequellen beschleunigt. GaN-basierte Mikro-Wechselrichter, Optimierer und Power Conditioner wandeln Gleichstrom von Solarmodulen, der in Batterien gespeichert wird, effizienter in nutzbaren Wechselstrom für Haushalte, Unternehmen und Ladestationen um.

homeowners installing solar panels on roof
homeowners installing solar panels on roof
homeowners installing solar panels on roof

Unser Portfolio umfasst eine breite Auswahl an Komponenten für den Bau von Wechselrichtern, die von wenigen Watt und Kilowatt für den privaten Gebrauch bis hin zu mehreren Megawatt für den kommerziellen Markt und den Markt für Großanlagen reichen. Kurz gesagt: Unsere Wide-Bandgap Halbleiter tragen dazu bei, den Gesamtwirkungsgrad von Solarwechselrichtern und Solarkraftwerken zu verbessern.

Strom für eine grünere Zukunft: Einblicke von Dr. Peter Wawer, Division President Green Industrial Power

Im Moore's Lobby-Podcast von "All about Circuits" gibt Dr. Peter Wawer Einblicke in seine Karriere, in der er mit drei wichtige Halbleitertechnologien zu tun hatte: Photovoltaik auf Basis Silizium, Embedded Flash sowie Wide-Bandgap-Halbleiter für die Leistungselektronik.

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Renewables podcast with Peter Wawer
Renewables podcast with Peter Wawer
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Energiespeicherung – Angebot und Nachfrage ausgleichen

image of an energy storage system
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Photovoltaikanlagen sind hochgradig modular und ermöglichen Stromerzeugungseinheiten für die Größe eines einzelnen Haushalts bis hin zu einem gesamten Solar-Kraftwerk. Aber wie bei der Windenergie besteht auch bei der Nutzung der Solarenergie die große Herausforderung darin, Angebot und Nachfrage auszugleichen. Die von Photovoltaikmodulen gelieferte Leistung schwankt je nach Wetterbedingungen stark. Deshalb ist die effiziente Kombination von Solarmodulen und Energiespeichersystemen, die auf Halbleitertechnologien basieren, ein effektiver Weg, um Angebot und Nachfrage zu synchronisieren.

Mehr zu Energiespeichersystemen

Der Wunsch zur selbstbestimmten Energieerzeugung in den eigenen vier Wänden nimmt stetig zu. Photovoltaik (PV) ist dabei ein gangbarer Weg zur Energieunabhängigkeit, aber um nachts und an bewölkten Tagen bequem Strom zu haben, muss die Eigenversorgung mit einer Energiespeicherkapazität vor Ort kombiniert werden. Hybride Solarwechselrichter decken beide Anforderungen ab. Sie schließen mehrere PV-Panele an und wandeln den erzeugten Gleichstrom (DC) in Wechselstrom (AC) um, den Haushaltsgeräte nutzen können. Sie können auch Gleichstrom direkt an Energiespeichersysteme wie Batterien liefern. 

Mehr über Hybrid-Wechselrichter

Erneuerbare Energien sind effizient und rentabel

Die Stromerzeugung durch Solar-, Wind- und anderen erneuerbaren Energien ist in den letzten Jahren enorm gestiegen. Inzwischen haben die erneuerbaren Energien sogar Kostengleichheit mit fossilen Brennstoffen erreicht, was ihnen eine Schlüsselrolle bei den Bemühungen zur Dekarbonisierung verschafft. Halbleiter haben von Anfang an wesentlich dazu beigetragen, erneuerbare Energien immer effizienter und damit wirtschaftlich rentabel zu machen. 

Infineon spielt eine wichtige Rolle bei der Nutzung des Potenzials von Solar- und Windkraft. Unsere Halbleiterlösungen tragen dazu bei, dass Windkraft und Photovoltaik mit konventionellen Energiequellen gleichziehen, indem sie die Effizienz und Miniaturisierung von Wind- und Photovoltaiksystemen verbessern. Unsere Halbleiterlösungen leisten damit einen wichtigen Beitrag zur Dekarbonisierung. 

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