Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme

Im Geschäftsfeld »Leistungselektronik, Netze und Intelligente Systeme« befassen wir uns überwiegend mit Forschungsthemen aus dem Bereich Elektrizität. Wir arbeiten daran, das Zusammenspiel zwischen der effizienten Gewinnung erneuerbarer Energien, der sicheren Versorgung der Verbraucher, der Energiespeicherung und dem stabilen Stromnetzbetrieb zu optimieren. Darüber hinaus stellt die Sektorenkopplung – z. B. dem Verkehrs- oder Gebäudesektor – einen weiteren, wichtigen Schwerpunkt unserer Aktivitäten dar. Die Leistungselektronik entwickelt sich immer mehr zu einer Schlüsseltechnologie für die zukünftige Energieversorgung. Durch den Einsatz disruptiver Technologien, z. B. Halbleiter aus Siliciumkarbid oder Galliumnitrid, entwickeln wir deutlich kompaktere, effizientere und kostengünstigere Wechselrichter. Neben den erneuerbaren Energien profitiert davon auch die Elektromobilität in Form von leistungsstarken und netzfreundlichen Ladeinfrastrukturen sowie von höheren Reichweiten durch effizientere onboard Wandler. Durch die wachsende Verbreitung von Photovoltaik, Wärmepumpen und Elektroautos gelangt das Stromnetz an vielen Stellen an die Grenze seiner Belastbarkeit. Dadurch treten zunehmend Engpässe sowie dynamische Instabilitäten auf. Wir arbeiten daher verstärkt an einer verbesserten Netzintegration von dezentralen Anlagen. Der netzdienliche Betrieb von z. B. PV- oder Batterieanlagen beruht sowohl auf der Einhaltung geforderter Richtlinien als auch auf einer optimalen Integration solcher Anlagen in den Energiemarkt.

Dafür spielt auch die Digitalisierung eine wichtige Rolle. Neben der Simulation und Optimierung von Stromnetzen für eine höhere Aufnahmefähigkeit forschen wir auch an neuartigen Informations- und Kommunikationstechniken einschließlich der Nutzung von Methoden der künstlichen Intelligenz. Unser Ziel ist, die Anlagen in die Lage zu versetzen, sich untereinander eigenständig zu organisieren, um unter anderem anwendungs- sowie systembezogene Herausforderungen gemeinsam zu bewältigen. Darüber hinaus entwickeln wir digitale Modelle zur ganzheitlichen Energiesystemanalyse. Diese liefern techno-ökonomisch optimierte Transformationspfade zur sektorenübergreifenden Energiewende und haben sowohl in Smart Cities als auch im regionalen und transnationalen Kontext eine große Bedeutung.