TestLab Power Electronics

Ein Team des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE ist beim IEEE 11th International Symposium On Power Electronics For Distributed Generation Systems (PEDG) mit einem Best Paper Award gewürdigt worden. In dem Paper »Determination of the Frequency Dependent Thévenin Equivalent of Inverters Using Differential Impedance Spectroscopy« stellen die Wissenschaftler das neu entwickelte Verfahren der differentiellen Impedanzspektroskopie vor. Mit diesem Verfahren können wichtige Eigenschaften von Wechselrichtern gemessen werden, die für einen stabilen Betrieb zukünftiger Stromnetze von Bedeutung sind.

Wechselrichter werden im Stromnetz der Zukunft, mit einem höheren Anteil fluktuierender Erzeugung, verstärkt netzdienliche Aufgaben übernehmen müssen. Im neuen Multi-Megawatt-Labor des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg werden leistungselektronische Geräte für diese neuen Funktionalitäten entwickelt und getestet. Wenige Wochen nach der Einweihung des Neubaus im Freiburger Norden wurde nun erstmals ein Solarwechselrichter mit einer Nennleistung von 2,5 Megawatt und einer maximalen DC-Spannung von 1.500 Volt im akkreditierten TestLab Power Electronics geprüft.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE in Freiburg weiht am 4. Juli 2019 sein neues Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze ein. Mit einem eigenen 110 kV- Hochspannungsanschluss und einer Leistung von 40 MVA verfügt das Laborzentrum über eine weltweit einzigartige Forschungsinfrastruktur. So wird es den gestiegenen Anforderungen an die Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie der Energiewende gerecht.

Die zentrale Aktivität des TestLab Power Electronics ist die Vermessung und Charakterisierung von leistungselektronischen Einspeiseeinheiten für Industriekunden. Das Spektrum reicht dabei von Solarwechselrichtern über Batterieumrichter bis zu Blockheizkraftwerken. Typische Anwendungsfälle sind Spannungseinbruchs-Tests, Prüfung von Einspeiserichtlinien oder Wirkungsgradvermessungen. Im Gespräch mit dem Kunden klären unsere Prüfingenieure individuelle Wünsche und Bedürfnisse ab und finden maßgeschneiderte Lösungen. Um sich ein solches Maß an Vielfalt und Flexibilität zu erhalten, ist ein hoher Ausbildungsstand für unser Personal von ebenso großer Bedeutung wie der regelmäßige Blick über den Tellerrand.

Neben hochpräzisem Messequipment ist eine maßgeschneiderte Ansteuerung für Prüfungen im Bereich Wechselrichter und Netzintegration, sowie ganz allgemein in der Leistungselektronik, von großer Bedeutung. Deswegen verfügt das Test Lab Power Electronics über einen direkten Anschluss an das Mittelspannungsnetz, Solarsimulatoren bis 1,4 MW sowie ein Outdoor-Testfeld, in dem Wechselrichter und BHKW der Multi-Megawatt-Klasse betrieben werden können.

Während für dezentrale Einspeiser wie Photovoltaik-Systeme, Blockheizkraftwerke oder Windkraftanlagen seit Längerem Prüfrichtlinien existieren, sind die Rahmenbedingungen für den Netzanschluss von Batteriespeichern bisher noch weitgehend ungeklärt. Das TestLab Power Electronics am Fraunhofer ISE hat sich die Aufgabe gestellt, die Erarbeitung von sinnvollen Richtlinien voranzutreiben, um den neu entstehenden Markt der Batteriespeicherkraftwerke von Beginn an in seiner Entwicklung zu unterstützen.

Seit 2014 ist auch die Vermessung von Blockheizkraftwerken (BHKW) Teil der Aktivitäten am Test Lab Power Electronics des Fraunhofer ISE. Dabei kommt den Prüfingenieuren ihre langjährige Erfahrung bei Zertifizierungsmessungen für Photovoltaik-Wechselrichter zugute. Zudem besitzt das Fraunhofer ISE das Messequipment und die Infrastruktur, um sowohl im Freiburger Labor als auch in situ Zertifizierungsmessungen durchzuführen. Für externe Messkampagnen kommt ein mobiler Spannungseinbruchs-Testcontainer zum Einsatz, mit dem Kundengeräte mit einer Leistung von bis zu 4,5 MVA geprüft werden können. Messungen können so z. B. auf dem institutseigenen Outdoor-Testgelände oder auf Wunsch direkt beim BHKW-Hersteller durchgeführt werden.