Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE| Laufzeit: | 04/2024 - 03/2027 |
| Auftraggeber / Zuwendungsgeber: |
Projektträger Jülich; Forschungszentrum Jülich GmbH |
| Kooperationspartner: | Infineon Technologies AG; Diehl AKO Stiftung & Co. KG; Vaillant GmbH; TLK-Thermo GmbH; Albert-Ludwigs-Universität Freiburg |
| Projektfokus: |       |
InnoWP – Innovative Leistungselektronik für hocheffiziente Kompressor-Antriebe im Wärmepumpen-Massenmarkt
Teststand zur Charakterisierung von Verdichtern für Kältekreise in Wärmepumpen und Kältemaschinen.
Leistungsplatine eines Wechselrichters mit IMS-Technologie und integrierten GaN-Halbleitern, Gatetreibern und DC-Zwischenkreis.
Eine Voraussetzung zur Erreichung der Klimaneutralität bis zum Jahr 2045 ist ein schneller Ausbau von Wärmepumpen im Gebäudesektor. Insgesamt soll nach der Wärmepumpen-Offensive der Bundesregierung der Bestand an Wärmepumpen von derzeit rund 2 Millionen bis zum Jahr 2030 auf über sechs Millionen Wärmepumpen steigen. Das Projekt »InnoWP« adressiert wesentliche Herausforderungen für diesen Markt-Hochlauf in den Bereichen Leistungselektronik und Halbleiter für den gesamten Leistungsbereich von Wärmepumpen in Wohngebäuden vom Einfamilienhaus-Neubau bis hin zu größeren Mehrfamilien-Bestandsgebäuden.
»InnoWP« adressiert die Kern-Herausforderungen eines stark beschleunigten Markt-Hochlaufs von Wärmepumpen in den Bereichen Leistungselektronik und Halbleiter.
Folgende Forschungs-Schwerpunkte werden bearbeitet:
• Effizienz-Steigerung von Wärmepumpen-Invertern insbesondere im Teillast-Betrieb durch Erforschung und Test von Gate-Treibern.
• Erforschung von hoch effizienten Wide-Bandgap(WBG)-Halbleiter-Schaltern aus Siliziumcarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) zum Einsatz in Wärmepumpen-Invertern.
• Erforschung von Gate-Treiber Integrated Circuits (ICs) zur flexibel parametrierbaren Ansteuerung.
• Erforschung optimierter Inverter-Topologien zur Verbesserung der elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV), zur Reduktion der Netzbelastung durch Vermeidung von Blindleistung und zur Reduktion der thermischen Verluste.
• Durch optimierte Inverter-Topologien, WBG-Halbleiter und die ggf. mögliche Integration der erforschten Gate-Treiber-ICs in die Packages sollen Kupfer und Aluminium eingespart werden.
• Erforschung der digitalen Zustands-Überwachung von Halbleitern in Wärmepumpen-Invertern in Echtzeit zur Lebensdauer-Erhöhung durch De-Rating und zur Funktionsüberwachung.
Die Abteilung Leistungselektronik und Netzintegration des Fraunhofer ISE entwickelt innerhalb des Projektes »InnoWP« einen Inverter für Wärmepumpen als Technologie-Demonstrator mit GaN-Komponenten. Dieser zeichnet sich vor allem durch eine hohe Effizienz und reduziertem Filteraufwand aus.
Die Abteilung Wärme- und Kältetechnik des Fraunhofer ISE erweitert die Test- und Prüfmöglichkeiten von Invertern, Kompressoren und Kältekreisen. Sämtliche im Projekt »InnoWP« entwickelten Inverter mit Kompressoren werden in den Laboren der Abteilung Wärme- und Kältetechnik vermessen und charakterisiert.