Energienutzung

Mittelspannung – Energienutzung
© Fraunhofer ISE

Neben PV-Großkraftwerken sind Großwärmepumpen in Industrienetzen sowie die Bahn- und Schifffahrt interessante Anwendungsgebiete für die Energienutzung im Mittelspannungsbereich. 

Mobilität

Elektromobilität ist keineswegs ein Phänomen der Moderne, wie durch das Beispiel der seit dem 19. Jahrhundert genutzten Elektrozüge deutlich wird. Dennoch sind viele Eisenbahnstrecken bis heute nicht elektrifiziert und werden stattdessen mit Diesel-Lokomotiven betrieben.  Für eine emissionsfreie Zukunft von Bahnstrecken bietet sich die Direkteinspeisung von Strom aus Photovoltaik-Anlagen ins Bahnnetz an. Das Bahnnetz operiert im Mittelspannungsbereich und benötigt daher effiziente Wandler, um die im Niederspannungsbereich erzeugte Energie einspeisen zu können. Zudem bieten sich bei entlang von Eisenbahnlinien installierten langgestreckten Photovoltaik-Anlagen ähnliche Einsparpotenziale hinsichtlich der Materialressourcen wie bei großen PV-Kraftwerken, insbesondere wenn das Systemkonzept als Mittelspannungskraftwerk ausgelegt wird.

Im Bereich der Schifffahrt strebt die Internationale Seeschifffahrtsorganisation (IMO) eine Senkung der jährlichen Treibhausgasemissionen um mindestens 70 Prozent bis 2040 an. Dadurch werden Umweltvorschriften für den Seeverkehr zunehmend verschärft und der Übergang zu nachhaltigen maritimen Lösungen ist in vollem Gange. Hybridlösungen und elektrische Antriebe werden für viele Schiffstypen und Fähren zur bevorzugten Wahl, insbesondere für Schiffe, die in Küstennähe und auf Binnengewässern verkehren. Auch hier bietet die Mittelspannung als Technologie auf Systemebene erhebliche Einsparpotentiale und kann die Dekarbonisierung in der Schifffahrt wesentlich vorantreiben.

Großwärmepumpen

In Deutschland ist ein Großteil der CO2-Emissionen auf die Wärmeversorgung zurückzuführen. Großwärmepumpen, betrieben mit emissionsfreiem Strom, können jedoch einen nachhaltigen und wirtschaftlich-effektiven Beitrag zur Dekarbonisierung der Wärmeversorgung leisten.  Im Vergleich zu kleineren, dezentralen Einheiten haben Großwärmepumpen den Vorteil, dass sie großflächige natürliche Wärmequellen sowie industrielle Abwärme mit hohem Energiepotenzial bei niedrigen Temperaturen nutzbar machen können. Insbesondere in sehr großen Industrieanlagen mit weiten Ausdehnungen und einem hohen Bedarf an Prozesswärme lässt sich durch die Kombination von lokalen erneuerbaren Stromerzeugungsanlagen mit Großwärmepumpen über ein Mittelspannungs-DC-Bus-System eine effizientere und materialsparende Energieübertragung realisieren.

FuE-Leistungen

Unsere Services für Hersteller von Bahnstromversorgungen, Hersteller von Komponenten- und Systemen von MVDC-Netzen, Hersteller von Großwärmepumpen, Energieversorger, Übertragungsnetzbetreiber, Kraftwerksbetreiber sowie für Projektentwickler, Systemintegratoren und Systemhersteller umfassen:

  • Entwicklung effizienter Hochleistungs-Stromrichter für Nieder- und Mittelspannungsanwendungen
  • Machbarkeits- und Konzeptstudien für Hochleistungssysteme
  • Beratung und Gutachten zu leistungselektronischen Fragestellungen
  • Komponenten- und Geräteentwicklung von Wärmepumpen
  • Klimafreundliche Kältemittel für Einsatz in Wärmepumpen
  • Systemanalyse und -optimierung von Wärmepumpen
  • Trouble-Shooting und Fehleranalyse im Labor und im Feld

Unsere FuE-Infrastruktur zu diesem Thema

 

FuE-Infrastruktur

Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze

 

Zentrum für Wärme- und Kältetechnologien

Prüfung und Charakterisierung von Geräten und Komponenten für den Einsatz in der Gebäudetechnik

 

TestLab Heat Pumps and Chillers

Neueste Technik zur Entwicklung, Vermessung und Charakterisierung von Wärmepumpen und Kältemaschinen sowie deren Komponenten.

Ausgewählte Forschungsprojekte

 

SiC-BiNet

Bidirektionaler Mittelspannungsumrichter mit Hochvolt-SiC-Bauelementen zur gesteigerten Integration erneuerbarer Energien und innerstädtischer Speicher in innovative Netzstrukturen

 

News

Solarstrom für das Bahnstromnetz - Projekt »PV4Rail« startet

 

Reallabor Großwärmepumpen – Reallabore der Energiewende

»Großwärmepumpen in Fernwärmenetzen – Installation, Betrieb, Monitoring und Systemeinbindung«

Weitere Informationen zu diesem Thema

 

Leistungselektronik und Stromnetze

 

Klimaneutrale Wärme und Gebäude