Das Projekt "Leistungshalbleiter- und Umrichter-Innovationen zur verlustoptimierten und leistungsstarken Energieerzeugung mit Windkraft" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage.
Das Projekt "Teilvorhaben: Stromrichter mit hoher Leistungsdichte - Systemerprobung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Nordex Energy SE & Co. KG durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben von Nordex werden schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche bearbeitet: Erforschung von Netzdrosseln für hohe Schaltfrequenzen Entwicklung eines Stromrichters mit hoher Leistungsdichte durch kleine Netzdrosseln Erprobung des Stromrichters im Gesamtsystem der Windenergieanlage.
Das Projekt "Teilvorhaben: Leistungshalbleiterinnovationen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben von Infineon erfolgt die Erforschung eines geeigneten Moduls mit Siliziumkarbid Leistungstransistoren, dass den extrem hohen Anforderungen an Lastwechselfestigkeit und Robustheit unter aggressiven Last- und Umgebungsbedingungen, wie sie für Windenergieanlagen typisch sind, gerecht werden soll. Dazu werden verschiedene risikoreiche Lösungsansätze auf Chip- und Modulebene konzipiert, realisiert und getestet. In Zusammenarbeit mit den Partnern erfolgt eine Optimierung und Demonstration der Leistungsfähigkeit der Muster in verschiedenen Projektdemonstratoren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Ansteuerkonzepte - Lastwechselfestigkeit - Hybridschalter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Rostock, Institut für Elektrische Energietechnik, Lehrstuhl Leistungselektronik und Elektrische Antriebe durchgeführt. Der Trend zu höheren Leistungen ist bei Windenergieanlagen ungebrochen. Nur so können 'onshore' bei nur beschränkt verfügbaren Standorten die Ausbauziele und die erforderliche Senkung der Stromentstehungskosten aus regenerativen Energiequellen erreicht werden. Mit zunehmender Turmhöhe und Leistung sehen aktuelle Anlagenentwürfe den Transformator und die gesamte Leistungselektronik in der Gondel vor. Dadurch lassen sich die Kabelverluste um mehrere Prozent der Anlagenleistung reduzieren. Mit zunehmender Anlagenleistung werden nun aber die Anforderungen an die Leistungsdichte für die Umrichter immer strenger. An dieser Stelle greift LHUVkraft an. Mit neuartigen Siliziumkarbid Leistungstransistoren soll die Schaltfrequenz des Umrichters signifikant angehoben werden. Das wiederum erlaubt eine erhebliche Reduktion von Masse und Volumen der stromtragenden Komponenten wie Netzdrosseln - der platzmäßig dominanten Komponente im Stromrichter - und Motordrosseln, Stromschienen und Schaltgeräten. Das Projekt plant die Erforschung, Umsetzung und Validierung der Innovationen vom Halbleiter bis zum Umrichtertest in einer Windenergieanlage. Im Teilvorhaben der Universität Rostock werden schwerpunktmäßig folgende Themenbereiche bearbeitet: Innovative Ansteuerkonzepte für SiC-MOSFET zur Vermeidung negativer Gate-Source Spannungen, zur Verbesserung der Kurzschlussfestigkeit und zur Reduktion der Schaltverluste. Stromrichtertechnik für SiC-MOSFET Module hoher Leistung, insbesondere Schwingungsbedämpfung und Parallelschaltung. Lastwechseltests von SiC-Modulen unter windapplikationsspezifischen Randbedingungen. Hybridschalter als kostenoptimierter Kompromiss zwischen konventionellen und Full-SiC Lösungen. Auslegungsrechnungen am Beispiel generischer Typ 3 und Typ 4 Windenergieanlagen zur Ermittlung der Leistungsfähigkeit und Effizienz von SiC Wind-Umrichtern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Realisierung einer vollautomatischen Flugwindkraft-Pilotanlage SkyPower 100 mit einer Nennleistung von 100 kW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SkySails GmbH & Co. KG durchgeführt. Während konventionelle Windenergieanlagen durch die zu realisierenden Turmhöhen beschränkt sind, kann die Kite-Höhenwindtechnologie die in höheren Luftschichten größeren Windgeschwindigkeiten als regenerative Energiequelle nutzbar machen. Ein signifikant höherer Ertrag verbunden mit einer deutlichen Einsparung an Material führt zu niedrigen Stromgestehungskosten. Des Weiteren kann mittels dieser Technologie die Windenergienutzung auf Offshore-Gebiete mit großen Wassertiefen und auf Grund der sicheren Verstaubarkeit des Systems auf Hurrikan-Gebiete ausgeweitet werden. Mit diesem Teilvorhaben soll erstmals eine Forschungsanlage zur Höhenwindnutzung im vollautomatischen Dauerbetrieb realisiert werden. Das Vorhaben umfasst neben den technologischen Entwicklungen eine umfassende Erprobungsphase zur Überprüfung der Konzepte und Materialien sowie vor allem zur Validierung der Energieerzeugung und Abschätzung zukünftiger Stromgestehungskosten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Photogrammetrisches Monitoring" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ingenieurbüro für Bauwerkserhaltung Weimar GmbH durchgeführt. Um die Ausbauziele im Bereich der erneuerbaren Energien zu erreichen, müssen auch Onshore-Windenergieanlagen (WEA) immer leistungsstärker werden. Sowohl wegen der höheren Anlagenklassen als auch durch den Mangel an geeigneten Standorten bedarf es höherer Türme, da die Windgeschwindigkeit mit Höhe der Nabe zunimmt. Als eine sehr gut geeignete Ausführungslösung haben sich hierfür sogenannte Hybridtürme in Segmentbauweise am Markt etabliert, die im unteren Teil aus Beton und im oberen Teil aus Stahl bestehen. Damit werden inzwischen Nabenhöhen von 150 m und mehr erreicht. Bei weiter steigenden Turmhöhen wächst jedoch das Risiko für Instabilitäten bzw. für Schäden in der Struktur. Außerdem sind die Bemessungsmodelle sowohl für die Fugen als auch für die Gründungen dieser Turmstrukturen bisher ungenügend entwickelt. Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens sind daher großformatige Versuche, an denen sowohl Bemessungsmodelle abgeleitet als auch Monitoringkonzepte erprobt werden können.
Das Projekt "Teilvorhaben: Großversuche zur Optimierung der Bemessung und Schadensdetektion von hybriden Türmen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz Universität Hannover, Institut für Massivbau durchgeführt. Um die Ausbauziele im Bereich der erneuerbaren Energien zu erreichen, müssen auch Onshore- Windenergieanlagen (WEA) immer leistungsstärker werden. Zur Erschließung neuer Standorte für WEA und um die zunehmenden Windgeschwindigkeiten in größeren Höhen zu nutzen bedarf es höherer Türme. Als eine sehr gut geeignete Ausführungslösung haben sich hierfür sogenannte Hybridtürme in Segmentbauweise am Markt etabliert, die im unteren Teil aus Beton und im oberen Teil aus Stahl bestehen. Damit werden inzwischen Nabenhöhen von 150 m und mehr erreicht. Bei weiter steigenden Turmhöhen wächst jedoch das Risiko für Instabilitäten bzw. für Schäden in der Struktur. Außerdem sind die Bemessungsmodelle sowohl für die Fugen als auch für die Gründungen dieser Turmstrukturen bisher ungenügend entwickelt. Gegenstand des beantragten Forschungsvorhabens sind daher großformatige Versuche, an denen sowohl Bemessungsmodelle entwickelt als auch Monitoringkonzepte erprobt werden können.
Das Projekt "Teilprojekt: Implementierung eines optischen Messsystems zur dynamischen Messung der Verformungen von Heliostaten durch Windlasten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CSP Services GmbH durchgeführt. sbp sonne gmbh hat mit dem 'Stellio' einen neuen Heliostattypen mit deutlich verbessertem Preis-Leistungsverhältnis entwickelt. Um den Einsatz in kommerziellen Projekten zu ermöglichen, muss nun nach erfolgreichem Prototypen-Test eine Systemdemonstration folgen. Mit einem guten Heliostaten allein ist es allerdings noch nicht getan: Bei einer ganzheitlichen Optimierung - und nur diese führt zum Kostenminimum - wird mit dem Heliostatenfeld auch die Turmhöhe optimiert. Dies ist nur durch die Kenntnis aktueller Turmkostenfunktionen möglich, die im Projekt ermittelt werden. Weiter werden im vorgeschlagenen Projekt Methoden und Simulationswerkzeuge geschaffen, um das volle Kostensenkungspotenzial bei der Feldauslegung durch den Einsatz von Heliostaten mit runden oder mehreckigen Außenkonturen zu bewerten; diese versprechen nämlich einen höheren Feldwirkungsgrad durch reduziertes Abschatten und Blocken. Alle Arbeitspakete zielen gemeinsam auf die weitere Kostenreduktion bei Solarturmkraftwerken durch Optimierung der Heliostaten und Heliostatfelder.
Das Projekt "Teilprojekt: Qualifizierung, Dauertest und Simulation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR), Institut für Solarforschung (SF), Standort Stuttgart durchgeführt. sbp sonne gmbh hat mit dem 'Stellio' einen neuen Heliostattypen mit deutlich verbessertem Preis-Leistungsverhältnis entwickelt. Um den Einsatz in kommerziellen Projekten zu ermöglichen, muss nun nach erfolgreichem Prototypen-Test eine Systemdemo. folgen. Mit einem guten Heliostaten allein ist es noch nicht getan: Bei einer ganzheitlichen Optimierung ' und nur diese führt zum Kostenminimum ' wird mit dem Heliostatenfeld auch die Turmhöhe optimiert. Dies ist nur durch die Kenntnis aktueller Turmkostenfunktionen möglich, die im Projekt ermittelt werden. Weiter werden im vorgeschlagenen Projekt Methoden und Simulationswerkzeuge geschaffen, um das volle Kostensenkungspotenzial bei der Feldauslegung durch den Einsatz von Heliostaten mit runden oder mehreckigen Außenkonturen zu bewerten; diese versprechen nämlich einen höheren Feldwirkungsgrad durch reduziertes Abschatten und Blocken. Alle APs zielen gemeinsam auf die weitere Kostenreduktion bei Solarturmkraftwerken durch Optimierung der Heliostaten und Heliostatfelder.
Das Projekt "Teilprojekt: Systemdemonstration Stellio-Heliostaten & aktuelle Turmkosten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von sbp sonne GmbH durchgeführt. sbp sonne gmbh hat mit dem 'Stellio' einen neuen Heliostattypen mit deutlich verbessertem Preis-Leistungsverhältnis entwickelt. Um den Einsatz in kommerziellen Projekten zu ermöglichen, muss nun nach erfolgreichem Prototypen-Test eine Systemdemonstration folgen. Mit einem guten Heliostaten allein ist es allerdings noch nicht getan: Bei einer ganzheitlichen Optimierung ' und nur diese führt zum Kostenminimum ' wird mit dem Heliostatenfeld auch die Turmhöhe optimiert. Dies ist nur durch die Kenntnis aktueller Turmkostenfunktionen möglich, die im Projekt ermittelt werden. Weiter werden im vorgeschlagenen Projekt Methoden und Simulationswerkzeuge geschaffen, um das volle Kostensenkungspotenzial bei der Feldauslegung durch den Einsatz von Heliostaten mit runden oder mehreckigen Außenkonturen zu bewerten; diese versprechen nämlich einen höheren Feldwirkungsgrad durch reduziertes Abschatten und Blocken. Alle genannten Arbeitspakete zielen gemeinsam auf die weitere Kostenreduktion bei Solarturmkraftwerken durch Optimierung der Heliostaten und Heliostatfelder.
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