Leistungselektronik und Netzintegration

Im Thema »Leistungselektronik und Netzintegration« beschäftigen wir uns mit folgenden Arbeitsgebieten

 

Stromrichterbasierte Netze

 

Hochleistungselektronik und Systemtechnik

 

Leistungselektronik für Elektromobilität, Photovoltaik und Speichersysteme

 

Charakterisierung von Nieder- und Mittelspannungsstromrichtern

Im Geschäftsfeldthema »Leistungselektronik und Netzintegration« erforschen, entwickeln, erproben und testen wir leistungselektronische Bauteile, Schaltungen und innovative Systemkonzepte. Dabei versuchen wir stets neue Maßstäbe zu setzen und arbeiten daran, fortschrittliche Ideen gemeinsam mit unseren Partnern aus Industrie und Forschung zur Marktreife zu bringen.

Strom aus Erneuerbaren Energiequellen ist der Energieträger der Zukunft und der Schlüssel für eine CO2-neutrale, nachhaltige und ökonomische Energieversorgung. Unabdingbar für die erfolgreiche Umsetzung der Energie- und Verkehrswende ist dabei die Leistungselektronik. Leistungselektronische Wandler, sog. Stromrichter, sorgen für eine effiziente Umwandlung elektrischer Energie zwischen verschiedenen Stromarten (z.B. zwischen Gleich- und Wechselstrom) und regeln aktiv Spannung und Frequenz.

In modernen Energiesystemen bilden Stromrichter das notwendige Bindeglied und verbinden Photovoltaik- und Windkraftanlagen, Batteriespeicher und Elektrolyseure sowie elektronische Verbraucher und Elektrofahrzeuge mit dem Stromnetz. Für die Regelung der Leistungsflüsse im Stromnetz kommen zunehmend Stromrichter, wie z.B. in HGÜ- oder STATCOM-Anlagen, zum Einsatz. Die Elektrifizierung in allen Bereichen der Mobilität, vom Elektroauto bis hin zur elektrischen Luftfahrt,  erfordert eine Vielzahl unterschiedlicher Stromrichtertypen. Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz von Leistungselektronik im industriellen Umfeld immer effizientere Produktionsmethoden. Auch moderne Wärmeversorgungskonzepte werden zunehmend mit leistungselektronischen Wandlern ausgestattet. Der Gesamtbedarf an Leistungselektronik und anwendungsoptimierter Systemkonzepte ist dabei enorm.

Vor dem Hintergrund der Abschaltung konventioneller Kraftwerke stellt sich auch die Frage, wie eine zuverlässige Spannungs- und Frequenzregelung in zukünftigen stromrichterbasierten Netzen garantiert werden kann. Für einen stabilen Betrieb der Stromnetze ist die Netzintegration von Leistungselektronik schon heute eine der wichtigsten Herausforderungen. Mit unseren Konzepten für netzbildende Wechselrichter bieten wir Lösungen an, die in jeder Millisekunde eine wichtige Stütze für das Stromnetz bilden. Wir simulieren und erproben dabei den sicheren Betrieb unserer zukünftigen Stromnetze basierend auf 100% erneuerbaren Energien und entwickeln unsere Ansätze und Methoden ständig weiter.

Für unsere Forschungsarbeiten und Serviceleistungen steht uns eine umfangreiche Laborausstattung zur Verfügung. Dies ermöglicht uns den Betrieb von Stromrichtern in der Nieder- und Mittelspannungsebene und die Erforschung von Netzintegrationsfragen bis in den Multi-Megawatt-Bereich.

Für unsere Forschungs- und Entwicklungstätigkeiten betreiben wir das Power Converter Lab, das Multi-Megawatt Lab und das Medium Voltage Lab, in unserem »Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze« am Standort Zinkmattenstraße. Darüber hinaus haben wir für Forschungs- und Entwicklungszwecke Zugriff auf ein 5-MW-PV-Kraftwerk in Dürbheim auf der Schwäbischen Alb.

 

Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze

In unserem TestLab Power Electronics charakterisieren wir für Sie: PV-Wechselrichter, Batterieumrichter, BHKW, DC/DC-Wandler, uni- und bidirektionale Ladegeräte, modulintegrierte Elektronik bis in den Multi-Megawatt-Bereich.

 

TestLab Power Electronics

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

HYBAT

Hybride Lithium-Ionen-Batteriespeicherlösung mit 1500 V-Systemtechnik, innovativem Thermomanagement und optimierender Betriebsführung

 

power4re

Zuverlässige Umrichter für die regenerative Energieversorgung

 

VerbundnetzStabil

Stabiles Verbundsystemverhalten bei umrichterbasierter Erzeugung

 

Q-Integral

Aktives Blindleistungsmanagement mit dynamischen Blindleistungsquellen an der Schnittstelle Verteilungsnetz und Übertragungsnetz

Leistungselektronik bildet eine äußerst umfangreiche Disziplin und umfasst die Fachrichtungen der Halbleiter-, Analog-, Digital-, Schaltungs-, Regelungs-, Kühlungs-, Aufbau- und Verbindungstechnik. Der technologische Fortschritt auf dem Gebiet der leistungselektronischen Bauelementen, insbesondere bei sog. Wide-Band-Gap-Halbleitern (z.B. SiC, GaN), ermöglicht immer effizientere, kompaktere und ressourcenschonendere Stromrichterlösungen. Darüber hinaus werden Fragestellungen nach dem stabilen Betrieb stromrichterbasierter Netze und Anlagen von zunehmender Bedeutung. Unsere Expertinnen und Experten stellen sich täglich den damit verbundenen spannenden Herausforderungen.
Unsere Services umfassen u.a.:

Kontakt

Sönke Rogalla

Contact Press / Media

Dr. Sönke Rogalla

Leistungselektronik und Netzintegration

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5454

Stephan Liese

Contact Press / Media

Stephan Liese

Leistungselektronik und Netzintegration

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-5890

Christian Schöner

Contact Press / Media

Christian Schöner

Business Developer Leistungselektronik und Netzintegration

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2078

Contact Press / Media

Kerstin Stehle

Assistenz

Fraunhofer ISE
Heidenhofstr. 2
79110 Freiburg

Telefon +49 761 4588-2140

Veröffentlichungen