Leistungselektronik für Kraftwerke und Stromnetze

Erneuerbare Energiequellen und Batteriespeicher werden in der Regel über leistungselektronische Einheiten an das Stromnetz angebunden. Dabei zeichnet sich ein Trend zu immer größeren Systemen ab. Heutzutage werden beispielsweise PV-Kraftwerke mit einer Anschlussleistung von über 500 MW realisiert. Das Fraunhofer ISE entwickelt und untersucht nicht nur neue systemtechnische Ansätze für effiziente und kostengünstige Gesamtstrukturen von großen Stromversorgungssystemen, wie PV-Großkraftwerken, sondern entwickelt auch Hardware- und Softwarelösungen für die dafür benötigten leistungselektronischen Komponenten. Für den Betrieb und die Charakterisierung solcher Umrichtersysteme steht uns das sogenannte Megawattlabor zur Verfügung.

Ferner stellt die Verteilung einer steigenden Strommenge aus erneuerbaren Energiequellen die Stromnetze vor neue Herausforderungen. Ein zukunftsfähiges Stromnetz muss dabei mit einem sehr hohen Leistungselektronikanteil bei der Erzeuger- wie auch Verbaucheranbindung zuverlässig und stabil betrieben werden können. In diesem Zusammenhang untersucht das Fraunhofer ISE die Wechselwirkung zwischen leistungselektronischen Geräten und dem Stromnetz und entwickelt neue regelungstechnische Ansätze für netzstützende und netzbildende Wechselrichter sowie neue Analysemethoden für derartige Funktionalitäten.

Das Fraunhofer ISE leistet damit einen wichtigen Beitrag zur Klärung, auf welche Weise regenerativ erzeugter Strom optimal ins Stromnetz eingespeist und wie die Netzstabilität gewährleistet werden kann.

Unsere FuE-Leistungen umfassen:

  • Entwicklung und Analyse neuer systemtechnischer Ansätze für PV-Großkraftwerke und anderer Stromversorgungssysteme.
  • Hardware-Entwicklung für Umrichter bis in den Megawattbereich
  • Umrichterregelungen für neue Anforderungen aus Netzanschlussrichtlinien (z.B. „fault ride through“-Verhalten)
  • Analyse von Netzrückwirkungen wie Oberschwingungsemissionen sowie Netzwechselwir-kungen wie Resonanzen und elektrische Stabilität
  • Charakterisierung der elektrischen Eigenschaften von Hochleistungsumrichtern
  • Analyse von elektrischen Problemen in PV-Parks