In dieser Interviewserie stellen wir herausragende Open Source Hardware-Projekte vor. Dabei liegt der Fokus auf den Erfahrungen der Projektteams. Diesmal sprechen wir mit dem Elektroingenieur Jean-Alinei, der in Frankreich mit Owntech an einem Microinverter arbeitet. Der orientiert sich am Arduino-Design und soll mittels Software sehr leicht anpassbar sein.

Was ist OwnTech und wer steht dahinter?

Ich habe vor etwa sechs Jahren gemeinsam mit Luis Villa an dem Thema im Rahmen eines Forschungsprojekts begonnen. Unser Ausgangspunkt war die Frage, wie wir Leistungselektronik nutzen können, um Elektrifizierungsprogramme – insbesondere in ländlichen Regionen – besser zu unterstützen. Dabei ging es uns um Modularität auf der Hardwareebene und um sogenannte softwaredefinierte Wechselrichter. Also Systeme, die hardwareseitig viele Funktionen haben, die sich durch Programmierung an lokale Gegebenheiten anpassen lassen.

Insbesondere im globalen Süden sind klassische Black-Box-Systeme ein großes Problem: proprietäre Wechselrichter, die im globalen Norden entwickelt werden. Vor Ort führen sie oft zu Schwierigkeiten. Etwa wenn Geräte ausfallen und nicht repariert werden können, weil sie außerhalb des Einflussbereichs der Nutzenden liegen. Wartung hängt dann häufig von Garantien ab, die wiederum nur in bestimmten Regionen verfügbar sind. Oder die Geräte lassen sich schlicht nicht über Grenzen hinweg transportieren, um sie reparieren zu lassen.

Unsere Idee war deshalb, diese Systeme offen zu gestalten: Baupläne zugänglich zu machen, lokale Wartung zu ermöglichen und damit die Produkte von Grund auf neu zu denken. Das hilft nicht nur bei der Elektrifizierung, sondern hat auch eine größere gesellschaftliche Relevanz. Elektrizität spielt eine zentrale Rolle bei der Dekarbonisierung. Mit zunehmender Nutzung von Elektrizität statt z.B. Gas steigt auch der Bedarf an Stromwandlern. Open Source kann hier einen wichtigen Beitrag leisten.

Die im Forschungsprojekt entwickelten Ergebnissen wollten wir von Beginn an Open Source zur Verfügung stellen und eine Community aufbauen, die daran mitarbeitet. Dabei kam uns eine zentrale Frage: Wie schaffen wir Vertrauen und Struktur für Beiträge aus der Community? Daraus ist die OwnTech-Stiftung entstanden. Ziel dieser Stiftung ist es, Vertrauen in Open-Source-Hardware im Bereich Leistungselektronik aufzubauen und Wissen sowie Know-how in dem Bereich in Frankreich und Europa zu fördern.

Zusätzlich haben wir ein gleichnamiges Unternehmen gegründet, das Open-Source-Hardware entwickelt, produziert und vertreibt. Aktuell liegt unser Fokus vor allem auf Bildungsinstitutionen, auf Universitäten und Hochschulen. Ähnlich wie bei Arduino oder Raspberry Pi starten wir im akademischen Bereich und erweitern dann schrittweise die Anwendungsfelder. Wir befinden uns gerade an dem Punkt, an dem wir beginnen, auch Endkundenprodukte zu entwickeln.

Mit OwnTech wollen wir im Grunde so etwas wie ein „Arduino“ oder „Raspberry Pi“ für die Leistungselektronik schaffen. Keine Hardware, die einmal entwickelt und für eine ganz spezielle Funktion geschaffen wurde, sondern eine Plattform, die durch Software leicht umgestaltet werden kann.

Du hast schon viel zu eurer Mission gesagt. Ich würde gern noch etwas tiefer auf die Zielgruppe eingehen: Für wen habt ihr den Wechselrichter entwickelt?

Der Mikrowechselrichter ist für uns ein idealer Einstieg, um ein Open-Source-Hardware-Produkt zu schaffen. In seiner aktuellen Ausführung ist er leicht zu testen. Man braucht im Grunde nur ein Solarmodul, um ihn zu Hause auszuprobieren.
Es deckt viele Anwendungsfälle ab: von Balkonkraftwerken bis hin zu Off-Grid-Lösungen, etwa für Gewächshäuser oder abgelegene Orte. Mit etwa 500 Watt Leistung lassen sich schon viele Szenarien realisieren. Außerdem kann man mehrere Geräte kombinieren, wenn mehr Leistung benötigt wird.

Unsere Zielgruppe sind vor allem Energie-Enthusiasten, Menschen, die sich aktiv mit der Technologie beschäftigen, sie anpassen oder in eigene Systeme integrieren möchten, etwa in Hausautomationen. Auch Energiegemeinschaften gehören dazu. Es ist eine Nische, aber eine sehr engagierte Zielgruppe, die auch bereit ist, zum Projekt beizutragen.

Wir wollten ein Produkt entwickeln, das sowohl einen praktischen Nutzen hat als auch als Einstiegspunkt für Mitwirkung dient. Deshalb haben wir bewusst klein angefangen – nicht im Megawatt-Bereich. Denn eine der größten Herausforderungen ist die Zertifizierung, die mit der Leistung steigt: Wie zertifiziert man ein Open-Source-Produkt?

Gute Frage: Wie zertifiziert man ein Open-Source-Projekt?

Ihr verfolgt mit dem softwaredefinierten Ansatz ein adaptives Design. Was hältst du in diesem Zusammenhang von parametrischem Design? Wäre ein Wechselrichter denkbar, der flexibel auf verschiedene Leistungsbereiche angepasst werden kann?

Schauen wir uns zunächst an, wie kommerzielle Mikro-Wechselrichter aufgebaut sind. In der Regel gibt es zwei Stufen: eine DC-DC-Stufe mit MPPT-Funktion und eine DC-AC-Stufe, die den Strom ins Netz einspeist.

Viele kommerzielle Systeme kombinieren diese Stufen aus Kostengründen sehr eng. Das macht sie effizient, aber auch unflexibel. Man kann sie kaum modifizieren oder erweitern, etwa für die bidirektionale Nutzung. Auch Batterien lassen sich oft nicht integrieren, wenn sie nicht bereits vorgesehen sind.

Unser Ansatz unterscheidet sich vor allem in der Topologie der DC-DC-Stufe. Wir behalten die Modularität bei, sodass mehrere DC-DC-Wandler mit einer gemeinsamen DC-AC-Stufe kombiniert werden können. So lässt sich die Leistung auf der Inputseite erhöhen und damit mehr Solarmodule anschließen.

Zum parametrischen Design: Technisch ist das als simulationsbasiertes System denkbar, das automatisch Designs generiert, die bestimmte Anforderungen erfüllen. Aber das ist sehr komplex. Aus Anwender*innen Sicht ist es oft gar nicht notwendig. Sie wollen funktionierende, leicht einsetzbare Produkte, die sie nicht überwachen und unabhängig sind von großen Cloud-Systemen. Technische Entwickler*innen wiederum brauchen offene, gut dokumentierte Designs, mit denen sie arbeiten und eigene Lösungen entwickeln können.

Du hast Reparierbarkeit angesprochen, gerade bei Elektronik ist das ja schwierig. Wie seid ihr damit umgegangen?

Das ist tatsächlich eine große Herausforderung. Open Hardware und Reparierbarkeit hängen eng zusammen. Ohne Zugang zu technischen Informationen ist Reparatur kaum möglich. Auf einer systemischen Ebene steht man allerdings vor einem Zielkonflikt: Robustheit versus Reparierbarkeit.

Ein sehr robustes Gerät ist oft schwer zu reparieren, etwa wenn es komplett vergossen ist oder ein verschweißtes Gehäuse hat. Umgekehrt ist es schwieriger und teurer, reparierbare Designs robust zu gestalten.

Hinzu kommen regulatorische Anforderungen. Normen schreiben bestimmte Abstände und Sicherheitsmaßnahmen vor, was Designs komplexer und größer macht. Das erhöht die Kosten und macht reparierbare Lösungen weniger attraktiv.

Wir haben viel Aufwand in das Verständnis dieser Normen gesteckt und versuchen, Designs zu entwickeln, die ohne extreme Versiegelung auskommen. Das führt zwar zu höheren Kosten, verbessert aber die Wartbarkeit.

Ein weiterer Punkt ist: Selbst wenn ein Gerät theoretisch reparierbar ist, kann es in der Praxis schnell ausfallen, wenn es nach dem Öffnen nicht korrekt wieder verschlossen wird. Hier braucht es also gute Prozesse und kompetente Reparateure, um die Robustheit auch nach der Reparatur zu gewährleisten.

Schließlich spielt auch das Verhalten der Nutzenden eine Rolle: Viele Geräte werden nicht ersetzt, weil sie kaputt sind, sondern weil sie nicht mehr den Bedürfnissen entsprechen.

Welche Designentscheidungen habt ihr getroffen?

Modularität ist ein zentraler Ansatz, bringt aber zusätzliche Komplexität und Kosten mit sich. Jede Schnittstelle – ob Steck- oder Lötverbindung – ist potenziell eine Schwachstelle.

Man muss also abwägen: Schraubverbindungen sind austauschbar, können aber Sicherheitsrisiken bergen. Lötverbindungen sind stabiler, aber bilden eine Hürde bei der Reparatur.

Ziel ist es, ein System zu entwickeln, das sicher, robust und gleichzeitig wartbar ist. Besonders kritische Komponenten wie Elektrolytkondensatoren oder Relais sollten austauschbar sein.

Wir haben verschiedene Ansätze getestet. Letztlich geht es immer um den richtigen Kompromiss zwischen Robustheit, Reparierbarkeit und Sicherheit. Eine perfekte Lösung gibt es bisher noch nicht, wir arbeiten weiter daran.

Wie sind eure Zukunftspläne, wann kann ich den OwnTech Wechselrichter kaufen?

Wir bauen aktuell einen Produktkatalog auf, der sowohl B2C- als auch B2B-Anwendungen umfasst. Neben Mikro-Wechselrichtern denken wir auch an Anwendungen im Bereich E-Mobilität, etwa für Antriebe von Lastenrädern oder kleinen Fahrzeugen.

Kurzfristig liegt der Fokus auf dem Verkauf unserer Mikro-Wechselrichter mit einem einfachen Geschäftsmodell. Aktuell sind wir in den letzten Zügen der Zertifizierung, ein genaues Datum für den Kauf kann ich noch nicht angeben. Langfristig möchten wir ein Netzwerk von Unternehmen aufbauen, die unsere offenen Designs nutzen, produzieren und vertreiben.