Fraunhofer Anwendungszentrum Leistungselektronik für Regenerative Energiesysteme ALR

Das Fraunhofer Anwendungszentrum Leistungselektronik für Regenerative Energiesysteme Hamburg ist eine Außenstelle des Fraunhofer-Instituts für Siliziumtechnologie ISIT. Es wird in Kooperation mit der HAW Hamburg betrieben. Zu den Aufgabengebieten des Anwendungszentrums gehören Untersuchungen zur Zuverlässigkeit und zum Wirkungsgrad von leistungselektronischen Systemen für Anwendungen in der Wind- und Solarenergie.

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Fraunhofer Anwendungszentrum Leistungselektronik für Regenerative Energiesysteme

Hamburger Algorithmen zur effizienten Energieerzeugung

vergrößern Solar Panels Solar Panels (Bild: © Fraunhofer ALR) Die dezentrale Erzeugung, Verteilung, Umwandlung und Bereitstellung von elektrischer Energie gewinnt immer mehr an Bedeutung. Verschiedene Anwendungsszenarien erfordern eine Vielzahl an unterschiedlichen Formen der Umwandlung der elektrischen Energie. 

Am Steindamm neben der Hochschule für Angewandte Wissenschaften (HAW) Hamburg  hat das Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie ISIT im Jahr 2015 eine Außenstelle, das  Anwendungszentrum Leistungselektronik für Regenerative Energiesysteme eröffnet. Hier steht Energieumwandlung im Zentrum. Dazu gehören hocheffiziente Wechselrichter, die Gleichspannung in Wechselspannung umwandeln und ins Stromnetz einspeisen. Die Gleichspannung kommt zum Beispiel von Batteriespeichern, die als Momentanreserve bei einer Netzstörung dienen oder von Solaranlagen.

vergrößern Konzepts der Modulation der Schaltfrequenz, der Tastverhältnisse und der Zeitverzögerung zwischen den Ansteuerungssignalen in Abhängigkeit von Arbeitspunkten Konzepts der Modulation der Schaltfrequenz, der Tastverhältnisse und der Zeitverzögerung zwischen den Ansteuerungssignalen in Abhängigkeit von Arbeitspunkten (Bild: © Fraunhofer ALR) Zu diesem Thema forschen vorwiegend Ingenieurinnen und Ingenieure der Leistungselektronik und Regelungstechnik an verschiedenen Wandlertopologien. Eine Erfindungsmeldung zum neuartigen Ansteuerungskonzept ist im Rahmen dieses Forschungsprojektes bei der Fraunhofer-Gesellschaft/der HAW Hamburg entstanden und beim Deutschen Patent- und Markenamt angemeldet worden.

Getrieben wird diese Technologie von der ständigen Entwicklung neuer leistungsstarker Mikrocontroller, die eine Implementierung von schnellen und komplexen Regelungen ermöglichen.

Die Kernidee des Konzepts ist die Modulation der Schaltfrequenz, der Tastverhältnisse und der Zeitverzögerung zwischen den Ansteuerungssignalen in Abhängigkeit von Arbeitspunkten.

Dadurch wird das verlustlose Umschalten der Leistungshalbleiter in allen Arbeitspunkten gewährleistet. Darüber hinaus können die weiteren Verluste, vorwiegend die Durchlassverluste in den Schaltern, die Verluste in der Speicherdrossel sowie die Verluste in den Ein- und Ausgangskondensatoren minimiert werden.

vergrößern Stromrichter innerhalb eines breiten Leistungsbereichs Stromrichter innerhalb eines breiten Leistungsbereichs (Bild: © Fraunhofer ALR) Folglich kann der Stromrichter innerhalb eines breiten Leistungsbereichs eine extrem hohe Effizienz erreichen. Für eine/n Solaranlagenbetreiber/in heißt das zum Beispiel, dass sie/er auch bei wenig vorteilhafter Wetterlage möglichst viel Strom herstellen kann, sei es während des Sonnenaufgangs, der Dämmerung oder im klassischen norddeutschen "Schietwetter".