Erneuerbare Energiequellen wie Wind und Sonne werden zu einem wesentlichen Bestandteil des globalen Energiemixes. Der von ihnen erzeugte Strom kann jedoch nicht direkt vom Netz oder von den Endverbrauchern genutzt werden, ohne vorher umgewandelt und aufbereitet zu werden. Transformatoren spielen eine zentrale Rolle bei der sicheren, effizienten und zuverlässigen Einbindung erneuerbarer Energien in das Stromnetz.

Windturbinen und Solarmodule erzeugen Strom mit relativ niedrigen Spannungen – in der Regel zwischen 400 Volt und einigen Kilovolt. Diese Spannung ist viel zu niedrig für die Übertragung über große Entfernungen. Aus diesem Grund werden Transformatoren eingesetzt, um die Spannung auf ein mit dem Netz kompatibles Niveau anzuheben, in der Regel auf 20 kV, 33 kV oder noch höher, je nach Standort und Netzanforderungen.

In einem Windpark ist jede Turbine in der Regel an einen Aufwärtstransformator angeschlossen, der sich am Fuß des Turms befindet. Diese Transformatoren heben die Spannung von der Generatorleistung der Turbine auf Mittelspannung an, die dann gesammelt und an ein zentrales Umspannwerk innerhalb des Windparks weitergeleitet wird. An diesem zentralen Punkt wird die Spannung durch einen weiteren Transformator für die Übertragung in das Stromnetz weiter erhöht.

In Solarkraftwerken ist der Prozess ähnlich. Wechselrichterstationen wandeln die von den Solarmodulen erzeugte Gleichspannung in Wechselspannung um. Anschließend heben Aufwärtstransformatoren die Spannung des Wechselrichterausgangs auf Mittelspannung an, die dann gebündelt und über einen Hauptaufwärtstransformator im Umspannwerk ins Netz eingespeist wird.

Transformatoren in erneuerbaren Energiesystemen müssen für bestimmte Betriebsbedingungen ausgelegt sein. Im Gegensatz zu herkömmlichen Kraftwerken sind Solar- und Windkraftanlagen stärker schwankenden Belastungen ausgesetzt. Transformatoren müssen in der Lage sein, häufigen Lastwechseln, möglichen harmonischen Verzerrungen durch Wechselrichter und manchmal rauen Umweltbedingungen standzuhalten, insbesondere bei Offshore-Wind- oder Wüstensolaranlagen.

Eine effiziente Transformatorenkonstruktion ist bei erneuerbaren Energien besonders wichtig, da sich jedes Prozent Verlust direkt auf die Investitionsrendite auswirkt. Transformatoren mit geringen Verlusten tragen dazu bei, dass ein größerer Teil der erzeugten sauberen Energie tatsächlich beim Verbraucher ankommt.

Transformatoren sind auch wichtig für die dezentrale Erzeugung. In vielen Fällen wird erneuerbare Energie in der Nähe des Verbrauchs erzeugt, z. B. auf Dächern oder in kleinen kommunalen Solarparks. Hier spielen kleinere Verteilertransformatoren eine wichtige Rolle bei der sicheren Einspeisung von Strom in das Netz, der Steuerung des bidirektionalen Stromflusses und der Aufrechterhaltung der Spannungsstabilität.

Da der Anteil der erneuerbaren Energien weiter zunimmt, sind Transformatoren nach wie vor entscheidend für den Ausgleich zwischen lokaler Erzeugung und Netznachfrage. Sie sorgen dafür, dass saubere Energie effizient gesammelt, gebündelt und geliefert werden kann, und sind damit ein Rückgrat für den Übergang zu einem nachhaltigeren Energiesystem.