electronica 2026: Warum schnelle Leistungshalbleiter noch keinen hohen Systemwirkungsgrad garantieren

Ein besserer Leistungshalbleiter kann Verluste einer Wandlungsstufe verringern. Damit ist jedoch weder ein bestimmter Gerätewirkungsgrad noch eine bessere Bilanz des vollständigen Speichers bewiesen. Die angekündigten Foren bieten einen Anlass, Bauteil, Umrichter und Gesamtsystem getrennt zu betrachten. Ergebnisse der Veranstaltungen liegen am 04.10.2026 noch nicht vor.

Drei Ebenen, drei verschiedene Aussagen

Die erste Ebene ist das Bauteil. Bei einem Leistungshalbleiter sind insbesondere die Verluste beim Leiten und beim Schalten zu unterscheiden. Eine technische Veröffentlichung von Texas Instruments aus dem ersten Quartal 2016 erläutert diese Beiträge am Beispiel eines Abwärtswandlers. Sie zeigt zugleich, dass auch Ansteuerung, magnetische Komponenten und Steuerung zur Verlustbilanz gehören. Das ist eine Grundlagenquelle für die Unterscheidung der Verlustanteile, kein Vergleich heutiger PV-Wechselrichter.

Kurze Schaltübergänge und eine hohe Schaltfrequenz sind dabei verschiedene Eigenschaften. Die Dauer eines Übergangs beeinflusst dessen Verlustenergie; die Schaltfrequenz bestimmt, wie oft solche Vorgänge stattfinden. "Schneller" ist deshalb keine eigenständige Effizienzgarantie. Die zweite Ebene ist das Gerät, beispielsweise ein Umrichter. Hier kommen Topologie, Bauteilauslegung, Hilfsversorgung und thermische Bedingungen hinzu. Eine geringere Verlustkomponente kann das Ergebnis verbessern, legt dessen Größe aber nicht allein fest.

Die dritte Ebene ist das Gesamtsystem. Bei einem PV-Speichersystem können je nach Architektur mehrere Wandlungsschritte zwischen PV-Generator, Batterie, Hausnetz und öffentlichem Netz liegen. Dazu kommen Betriebszustände, in denen nur ein Teil der Nennleistung umgesetzt wird, sowie Bereitschafts- und Hilfsverbräuche. Wer hier von 'Systemwirkungsgrad' spricht, muss zuerst sagen, welche Energieflüsse in die Bilanz einbezogen werden und an welchen Punkten gemessen wird.

Zwei technisch richtige Angaben können somit verschiedene Fragen beantworten. Ein Halbleiterverlust ist zunächst eine Leistungs- oder Energiegröße unter bestimmten Bedingungen, kein allgemeiner "Bauteilwirkungsgrad". Der Wirkungsgrad einer DC/DC-Stufe, der eines Wechselrichters an einem Betriebspunkt und die zeitlich bilanzierte Effizienz eines vollständigen Speichers sind ebenfalls nicht austauschbar.

Der Spitzenwert ist nur ein Betriebspunkt

Ein maximaler Wirkungsgrad ist für die Geräteentwicklung eine sinnvolle Kennzahl. Für die energetische Bewertung eines real betriebenen Speichers ist er jedoch nur dann aussagekräftig, wenn der betrachtete Betriebspunkt für die tatsächliche Nutzung relevant ist. Ein Speicher arbeitet nicht permanent an einem einzigen Leistungswert. Er lädt, entlädt, wartet, reagiert auf wechselnde Lasten und kann längere Zeit mit geringer Leistung betrieben werden.

Damit verschiebt sich die Frage von 'Wie hoch ist der beste gemessene Wirkungsgrad?' zu 'Welche Verluste treten in den Betriebszuständen auf, die für den betrachteten Anwendungsfall tatsächlich Gewicht haben?'. Ein guter Spitzenwert kann mit einem ungünstigeren Teillastverhalten zusammentreffen. Umgekehrt kann ein Gerät ohne spektakulären Einzelwert über ein passendes Lastprofil ein gutes Gesamtergebnis erreichen. Ohne Kenntnis des Lastprofils und der zeitlichen Gewichtung lässt sich aus dem Spitzenwert keine Jahresbilanz ableiten.

Auch der Bereitschaftsbetrieb gehört in diese Betrachtung, sofern die gewählte Systemgrenze ihn einschließt. Steuerung, Kommunikation, Überwachung oder thermisches Management benötigen je nach System Energie, obwohl gerade keine große Nutzenergie übertragen wird. Für kurze Hochleistungsphasen kann dieser Anteil vernachlässigbar erscheinen. Über lange Zeiträume kann er für die Energiebilanz dennoch relevant werden. Deshalb muss bei einem Vergleich klar sein, ob Hilfs- und Bereitschaftsverbräuche enthalten sind oder außerhalb der Bilanz liegen.

Leistung, Energie und Leistungsfaktor nicht vermischen

Bei der elektrischen Bilanz sind Leistung und Energie zu unterscheiden. Im Wechselstromsystem wird Wirkleistung aus dem zeitlichen Mittel des Produkts von Spannung und Strom bestimmt. Die über einen Zeitraum übertragene elektrische Energie ergibt sich aus der entsprechenden zeitlichen Integration. Ein punktueller Leistungsvergleich belegt deshalb nicht unmittelbar den Energieverlust eines ganzen Speicherzyklus.

Auch Leistungsfaktor und Umwandlungswirkungsgrad beantworten unterschiedliche Fragen. Der Leistungsfaktor setzt Wirk- und Scheinleistung an einem elektrischen Anschluss ins Verhältnis. Der Umwandlungswirkungsgrad vergleicht dagegen die abgegebene mit der aufgenommenen Wirkleistung an den festgelegten Ein- und Ausgangsgrenzen. Ein Blindleistungsbetrieb kann die Strombelastung und damit Verluste beeinflussen; aus dem Leistungsfaktor allein ergibt sich aber kein Gerätewirkungsgrad.

Vor jedem Vergleich sind daher Energiefluss, Messrichtung und Bezugspunkt zu definieren. Wird am AC-Anschluss, an einer DC-Zwischenebene oder an der Batterie gemessen? Umfasst die Bilanz Laden, Entladen, einen vollständigen Zyklus oder einen längeren Zeitraum? Sind Hilfsverbraucher einbezogen? Außerdem muss die Änderung des gespeicherten Energieinhalts berücksichtigt werden. Eine Differenz zwischen zugeführter und abgegebener Energie ist nicht vollständig Verlust, wenn am Ende mehr Energie in der Batterie gespeichert ist als am Anfang.

Was die Stromspeicher-Inspektion 2026 zeigt - und was nicht

Die öffentliche HTML-Ergebnisdarstellung der Stromspeicher-Inspektion 2026 von HTW Berlin und aquu verwendet den System Performance Index, kurz SPI, für die Bewertung von PV-Speichersystemen. Sie behandelt daneben unter anderem Teillastverluste, Bereitschaftsverbrauch und Ausregelverhalten. Damit unterscheidet sie einen systembezogenen Bewertungsindex von einem einzelnen maximalen Umrichterwirkungsgrad.

Der SPI gilt innerhalb seiner Bewertungsmethodik und Referenzfälle. Ein entsprechendes Ergebnis ist nicht ohne Weiteres auf einen anderen Haushalt, eine andere Betriebsstrategie oder einen großen stationären Batteriespeicher übertragbar. Die öffentliche Übersicht ist zudem nicht mit dem vollständigen Studienbericht samt Detailmethodik gleichzusetzen.

Für einen eigenen Vergleich lautet die entscheidende Frage daher, ob die untersuchte Konfiguration und der verwendete Referenzfall zur vorgesehenen Anwendung passen. Aus einer Rangfolge allein lässt sich das nicht entscheiden. Ein Systemindex kann einen passenden Vergleich unterstützen, ersetzt aber nicht die Prüfung seiner Bezugsbedingungen.

Messbedingungen sind Teil des Ergebnisses

Das für den 12.11.2026 angekündigte Measurement Technology Forum richtet den Blick auf Messtechnik und Qualitätssicherung. Für einen belastbaren Effizienzvergleich sollte eine Messdarstellung erkennen lassen, welche Größen an welchen Punkten und in welchem Betriebszustand erfasst wurden. Zur Bewertung gehören auch zeitliche Auflösung, Auswertezeitraum und Messunsicherheit.

Gerade bei kleinen Verlustdifferenzen ist die Unsicherheit wichtig: Werden zwei große Ein- und Ausgangsgrößen voneinander abgezogen, kann eine geringe Abweichung in der Messung einen erheblichen Anteil der berechneten Verlustgröße ausmachen. Welche Messkette geeignet ist, lässt sich deshalb nur bezogen auf die Aufgabe festlegen. Ein stationärer Punkt kann eine Verlustkennlinie stützen, belegt aber nicht automatisch die Reaktion auf wechselnde Leistungsvorgaben.

Gerade bei dynamischen Systemen dürfen Regelverhalten und stationärer Wirkungsgrad deshalb nicht ineinander geschoben werden. Beides kann technisch wichtig sein, aber beides braucht einen eigenen Nachweis.

Fragen an vorgestellte Effizienzangaben

Für Planer, Integratoren und technische Beschaffer ist deshalb die Nachweisebene wichtiger als ein isolierter Spitzenwert. Eine Bauteilaussage sollte die verbesserte Verlustkomponente und ihre Bedingungen benennen. Eine Geräteangabe benötigt Ein- und Ausgangsgrenze, Betriebspunkt und Konfiguration. Eine Systemaussage braucht zusätzlich ein Nutzungsszenario, einen Bilanzzeitraum und eine eindeutige Behandlung der Hilfsverbräuche und des Speicherzustands.

Für Batteriespeicher kommt eine weitere Frage hinzu: Gilt der ausgewiesene Vorteil für Laden und Entladen gleichermaßen, oder nur für einen Pfad? Bei hybriden Architekturen muss außerdem erkennbar sein, welche Wandlungsstufen einbezogen sind. Werden Systemwerte aus Prüfständen auf andere Leistungsklassen oder Anwendungen übertragen, muss diese Übertragung begründet werden.

Das Power Electronics Forum am 11.11.2026 kündigt unter anderem Leistungshalbleiter, Packaging, Energieeffizienz und Thermomanagement an. Diese Themen können erklären helfen, wie aus einem Bauteilfortschritt ein Geräteergebnis wird. Die Ankündigung belegt jedoch keinen Effizienzgewinn eines konkreten Produkts und nimmt keinen Vergleich der künftigen Vorträge vorweg.

Vom Bauteilfortschritt zum belastbaren Systemnutzen

Leistungshalbleiter und Messtechnik erfüllen in dieser Bewertung unterschiedliche Aufgaben. Das Bauteil beeinflusst bestimmte Verluste. Die Messung muss zeigen, welcher Vorteil an der behaupteten Grenze unter den angegebenen Bedingungen tatsächlich ankommt. Ein gutes Ergebnis auf einer Ebene macht den Nachweis auf der nächsten nicht überflüssig.

Für PV- und Batteriespeicher endet die Frage daher nicht beim Bauteilnamen oder beim maximalen Prozentwert. Entscheidend ist, welcher Verlustanteil in welcher Wandlungsstufe verändert wird, wie stark die betroffenen Betriebspunkte in der Nutzung zählen und ob die Bilanz alle relevanten Energieflüsse erfasst. Erst mit dieser Zuordnung lassen sich ein technischer Fortschritt und sein Nutzen für das Gesamtsystem sinnvoll vergleichen.