Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Power-System-in-Packages und Leiterplatten mit angepassten Wärmemanagement" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RUWEL International GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel Das Ziel für RUWEL International GmbH im Rahmen des Verbundprojekts FLIP ist die Entwicklung von System-in-Packages unter Verwendung von Leistungsbauteilen. Am Ende des Projekts soll dabei bereits ein Konzept zur Serienfertigung solcher Packages erstellt worden sein. Zudem werden tiefergehende Erkenntnisse gewonnen bezüglich angepasster Wärmemanagement-Technologien im vorgesehen Leistungsbereich der Wechselrichter. 2. Arbeitsplanung Der Schwerpunkt des Projekts seitens RUWEL International GmbH wird die Entwicklung von Power-System-in-Packages sein. Dabei wird RUWEL mit der Technischen Universität Berlin eng zusammenarbeiten. Dabei liegt der Fokus der Aufgaben seitens RUWEL bei der Einbettung und Kontaktierung der Leistungsbauteile. Zudem wird RUWEL die Leiterplatten für die Demonstratoren herstellen. Hier wird in Abstimmung mit SMA und der Universität Kassel ein Wärmemanagementkonzept gewählt und ausgearbeitet. Eine mögliche Integrierung von planaren magnetischen Elementen wird in Absprache mit SMA geprüft. Unterstützend wird RUWEL Zuverlässigkeitstests der verwendeten Leiterplatten durchführen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Entwicklung von Ag-Sintermaterialien für die Kontaktierung von SiC Dies und Bodenplatten/Kühlkörpern" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Heraeus Materials Technology GmbH & Co. KG, Contact Materials Division, BU Assembly Materials durchgeführt. 1. Vorhabenziel Halbleiter mit hohem Bandabstand für die Anwendung nutzbar machen, in denen die aktuelle Verbindungstechnik nicht geeignet ist. Die Chipmontage auf großen Fertigungsnutzen ausführen. Die Sinterpasten und die erzeugten Sinterschichten darauf angepassten eine gleichmäßige Struktur zu ermöglichen. Ein wichtiger Aspekt ist die Anbindung an Kühlkörper. Ohne Anpassung der Materialien wird es zu großen Belastungen im Aufbau führen. Lösungsansatz ist die Reduzierung des Sinterdrucks und der Sintertemperatur, um die Ausdehnungen der Materialien zu minimieren. Die physikalischen Eigenschaften der Sinterschicht wie CTE oder E-modul werden aktiv über die Sinterpasten-Formulierung für die Anwendungen angepasst. Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zu neuartigen Mikro m-skaligen Silberpulvern, Füllstoffen und Aktivatoren. Optimale Unterstützung der Aufbau-Technologien SKIN und Embedded Anpassung der Sinterpasten an alle vorgesehenen Auftragstechniken. Insbesondere mit Fraunhofer IZM werden entsprechende Verbindungsprozesse entwickelt. 2. Arbeitsplanung Die wesentlichen Arbeitspakete: 1. Entwicklung Pasten für reduzierten Prozessdruck und -temperatur. 2. Entwicklung Pasten für die Anbindung Kühlkörper-Bodenplatte. 3. Anpassung der Verarbeitbarkeit der in Heraeus 4.1 und Heraeus 4.2 entwickelten Materialien an die Prozesse bei IZM und Semikron. Außerdem werden entsprechend Muster für den Demonstrator-Aufbau bereitgestellt. sowie Mitarbeit bei der Konzeptionierung der Aufbauten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kühlung für PV-Wechselrichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Die SMA Solar Technology AG (SMA), die Fraunhofer-Institute für Solare Energiesysteme (ISE) sowie für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM) und die Phoenix Contact GmbH & Co. KG haben gemeinsam das Forschungsprojekt PV-Pack zu innovativen Wechselrichterkonzepten gestartet. Ziel des Verbundprojekts ist es, alternative Lösungen in den Bereichen Kühl-, Aufbau- und Verbindungstechnik zu entwickeln und hierbei den Einsatz neuer Kühlmaterialien zu untersuchen. Die neuen Aufbaukonzepte werden hinsichtlich der Wechselwirkungen mit der Leistungselektronik in Wechselrichtersystemen optimiert. Damit sollen Funktionalität, Effizienz, Wirtschaftlichkeit und Lebensdauer dreiphasiger Photovoltaik-Wechselrichter im Leistungsbereich von 10 bis 40 Kilowatt (kW) deutlich verbessert werden. Das Verbundvorhaben wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Bekanntmachung Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES) Teil 2: Elektronik für die Energie der Zukunft mit rund 1,4 Millionen Euro gefördert. Die Projektkoordination liegt bei SMA. Wechselrichter sind die technologisch wichtigste Komponente in Photovoltaikanlagen. Sie entscheiden über Effizienz und Zuverlässigkeit des gesamten Systems. Um die internationale Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Photovoltaik-Industrie weiter zu verbessern, muss die Wechselrichter-Technologie kontinuierlich weiterentwickelt und der technologische Vorsprung durch Innovationen in den verschiedensten Technologiefeldern weiter ausgebaut werden. Heutige Solar-Wechselrichter bestehen zu mehr als 70 Prozent aus mechanischen und elektromechanischen Bauteilen für Verbindungs-, Stütz- und Kühlungsstrukturen. Im Projekt PV-Pack möchten die Partner völlig neue Ansätze zur Optimierung der Aufbau-, Verbindungs- und Kühlungstechnik entwickeln. Die innovativen Lösungsansätze werden in einem dreiphasigen Wechselrichter zu einem neuen, hoch integrierten Systemkonzept kombiniert und praxisnah getestet. Mit den Projektergebnissen werden deutlich kompaktere PV-Wechselrichter möglich, was gleichzeitig zu einer für die zukünftige Solarstromnutzung nötigen Kostensenkung führt. Die im Projekt entwickelten, zukunftsfähigen Technologien sollen eine effiziente Herstellung höchst zuverlässiger und langlebiger Wechselrichter im Leistungsbereich von 10 bis 40 kW ermöglichen und damit zur Verbesserung der Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik sowie zur Stärkung des Entwicklungs- und Fertigungsstandorts Deutschland beitragen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Niederinduktive Aufbautechnologien für Hochfrequenz-Hochstrom-Komponenten für den Einsatz in Photovoltaik-Wechselrichtern in der MW-Klasse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Zuverlässigkeit und Mikrointegration durchgeführt. 1. Vorhabenziel Im Projekt werden neue Aufbau-und Verbindungstechnologien für schnell schaltende Leistungshalbleitermodule unter Verwendung von neuen SiC Schaltern realisiert. Damit werden die Grundlagen gelegt, um die herausragenden Eigenschaften der SiC-Halbleiter auch im höheren Leistungsbereich zu nutzen. Die bei kleineren Leistungen bereits nachgewiesenen Vorteile sollen auch für diese Anwendungen verfügbar gemacht werden, wobei die hohen Ströme und schnellen Schaltflanken Innovationen in der AVT erfordern. Die derzeit noch höheren Kosten für diese Halbleiter werden mit höheren Schaltfrequenzen durch kleinere passive Bauteile mehr als kompensiert werden, außerdem wird der Aufwand für Kühlung und das Gerätevolumen sinken. Die technischen Aspekte, die dafür gelöst werden müssen, liegen vor allem in der Aufbautechnik der Leistungsmodule und deren Anbindung an den Zwischenkreis bzw. der Integration von Kondensatoren und Teilen der Treiber in das Leistungsmodul. Dies wird anhand der Anwendung Megawatt-Photovoltaik Umrichter demonstriert. 2. Arbeitsplanung Die Arbeit des Teilvorhabens gliedert sich in die Arbeitspakete: FHG AP1: Spezifikation und Topologieauswahl, FHG AP2: Definition Systemaufbau und Randbedingungen der Applikationen, FHG AP3: Konzeptstudien Leistungsmodul, Kondensator, Gatetreiber und Systemintegration, FHG AP4: Komponenten-Design und Musterbau, FHG AP5: Gatetreiber-Design und Musterbau, FHG AP6: Applikation Demonstrator Aufbau und Test, FHG AP7: Sondermessungen auf Modulebene und Bewertung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Leiterplatten-Integrations-Technologie für Hochfrequenz-Hochstrom-Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CONTAG AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Es werden neue Aufbau-und Verbindungstechnologien für schnell schaltende Leistungshalbleitermodule unter Verwendung von neuen SiC-Schaltern realisiert. Damit werden die Grundlagen gelegt, um die herausragenden Eigenschaften der SiC-Halbleiter auch im höheren Leistungsbereich für die Steigerung der Energieeffizienz und der Netzqualität zu nutzen. Die bei kleineren Leistungen bereits nachgewiesenen Vorteile bezüglich Wirkungsgrad und Systemkosten sollen auch für diese Anwendungen verfügbar gemacht werden, wobei die hohen Ströme und schnellen Schaltflanken Innovationen in der AVT erfordern. Die derzeit noch höheren Kosten für diese Halbleiter werden mit höheren Schaltfrequenzen durch kleinere passive Bauteile mehr als kompensiert werden. Außerdem wird der Aufwand für Kühlung und das Gerätevolumen sinken. 2. Arbeitsplan Der Arbeitsplan von CONTAG ist Teil des gemeinsamen Arbeitsplanes des Verbundvorhabens. Der Antragsteller wird sich auf folgende Schwerpunkte konzentrieren: Design und Entwicklung von Aufbauten und Technologien; Platzierung und Montage der Chips, Einbetten, Ankontaktierung, Thermisches Management; neue Materialien (z.B. Einbettmasse für Hochtemperatureignung); neue Fertigungstechnik und Prozessanalysen (z.B. Sintertechnologie).
Das Projekt "Teilvorhaben: Optimierte Aufbau-und Verbindungstechnik für Photovoltaik-Wechselrichter mit integrierten Komponenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Berlin, Institut für Hochfrequenz- und Halbleiter-Systemtechnologien, Forschungsschwerpunkt Technologien der Mikroperipherik durchgeführt. 1. Vorhabenziel Um die kommenden Herausforderungen bei Solarinvertern zu meistern, wird im Projekt auf den Einsatz von schnellschaltenden Halbleiterschaltern, basierend auf innovativen Materialen wie z.B. Silizium-Karbid, gesetzt. Dadurch bieten sich vielversprechende Perspektiven, wie z.B. eine deutliche Senkung des Materialaufwands durch starke Erhöhung der Taktfrequenzen. Um dieses Potenzial auszuschöpfen, ist eine prozessoptimierte Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) notwendig. Dies wird durch Anpassung von Prinzipien der AVT für die Höchstfrequenztechnik an die Erfordernisse der AVT der Leistungselektronik im unteren Kilowattbereich erreicht. Ebenso erforderlich ist ein weitgehend integrierter Ansatz, der Bondverbindungen vermeidet und Embedding Technik für niederinduktiven Aufbau nutzt. 2. Arbeitsplanung Nach einer Konzeptphase mit Auswahl einer innovativen Topologie sollen die oben erwähnten Technologien in Rahmen von weiteren zeitgleichen Arbeitspaketen experimentell bewertet werden. Die Umsetzung der ausgewählten Ansätze auf Systemebene soll dann mit dem Aufbau eines Demonstrators in Form eines 3kW-Photovoltaikwechselrichters erfolgen, womit die Verwertbarkeit und Umsetzbarkeit der Ergebnisse nachgewiesen wird. Aufgrund der Applikationsnähe sind die Ergebnisse auch auf andere netzgekoppelte Energiewandlersysteme, wie zum Beispiel Power Factor Controller in 1-phasigen Geräten, Active Front End -Gleichrichter für Antriebe, Ladegeräte für Batterien etc. übertragbar.
Das Projekt "Teilvorhaben: Verbindungstechnik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Phoenix Contact GmbH & Co. KG, Division Device Connectors durchgeführt. Die elektromechanische Verbindungstechnik bildet neben den (leistungs-)elektronischen und den thermischen Elementen eines Wechselrichters eine der zentralen Funktionsbaugruppen eines Wechselrichters. Sie hat damit einen nennenswerten Anteil an der Effizienz des Gesamtsystems. Daher ist von hoher Bedeutung, bereits in der frühen Entwicklungsphase neuer Wechselrichterkonzepte die Verbindungstechnik für die einzelnen Komponenten zu berücksichtigen. Ziel von Phoenix Contact als Verbundpartner ist es, dem Projekt von Beginn an durch langjähriges und umfangreiches Produkt- und Prozess- Know-How auf dem Gebiet der elektromechanischen Verbindungstechnik und der Fertigung von spezifischen Komponenten wertvolle Impulse zu geben. Weiterhin sollen Einflussfaktoren wie Montagefreundlichkeit, Kosteneffizienz und die spezifische Auslegung der Verbindungselemente benannt und berücksichtigt werden, um zum Projektabschluss die optimale Verbindungstechnik für jede der im System notwendigen Nahtstellen gefunden zu haben. Aufbauend auf einem Blockschaltbild der internen Verdrahtung und externer Schnittstellen werden Konzepte entwickelt, die eine Integration in ein innovatives Gehäusekonzept ermöglichen. Hierzu werden unterschiedliche stoffschlüssige und lösbare Verbindungstechnologien miteinander verglichen und die favorisierten Lösungen auskonstruiert. Hierzu kommen Methoden wie FEM oder FMEA zum Einsatz. Eine Bewertung an Funktionsmustern bereitet die Evaluierung im Gesamt-Demonstrator vor.
Das Projekt "Teilvorhaben: Kompakte und hochintegrierte magnetische Bauelemente für den Betrieb bei höheren Frequenzen und Integrationskonzepten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Institut für Elektrische Energietechnik, Fachgebiet Elektrische Energieversorgungssysteme durchgeführt. 1. Vorhabenziel Für die Universität Kassel besteht das Vorhabenziel vor allem in der Gewinnung von Erkenntnissen sowohl über die optimale AVT von schnell schaltenden Bauelementen als auch über Auslegungs- und Integrationsstrategien für magnetische Bauelemente in Frequenzen über 500 kHz. 2. Arbeitsplanung Die Universität Kassel wird in Zusammenarbeit mit SMA, Ruwel und TU-Berlin die Anforderungen für die Komponenten, mit Fokus auf die Leistungswandler für photovoltaische Systeme der unteren Leitungsklasse festlegen. Eine weitere Aufgabe der Universität Kassel besteht darin, die Konzeption und Auslegung der integrierten Module anhand FEM Berechnungen und Experimenten zu unterstützen. Ein Schwerpunkt im Projekt ist die Auslegung von magnetischen Bauelementen mit Fokus auf den Ausgangs-, EMV-Filter und ggf. Transformator (wenn die galvanische Trennung erforderlich ist). Fokus liegt hier sowohl auf Aufbautechniken um höheren Leistungsdichte zu ermöglichen als auch auf Integrationsansätzen um die Anzahl von einzelnen Komponenten zu reduzieren.
Das Projekt "Verbundprojekt: Multifunktionale Photovoltaik-Stromrichter - Optimierung von Industrienetzen und öffentlichen Netzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SMA Solar Technology AG durchgeführt. Zur Einspeisung von Photovoltaikstrom in das elektrische Netz werden statische Wechselrichter verwendet. In herkömmlichen Anlagen haben sie die ausschließliche Funktion, mit hoher Effizienz und unter Einhaltung der Anschlussbedingungen Wirkarbeit an das Netz zu liefern. Betrachten wir Industrienetze, in denen elektrische Maschinen betrieben werden, ist in den meisten Fällen ein hoher Blindstrom zu verzeichnen. Typischerweise wird dieser durch Kompensationseinrichtungen zur Verfügung gestellt. Hier werden üblicherweise gesteuerte Kondensatorbänke und aktive Filteranlagen mit Stromrichtern eingesetzt, die induktive Blindleistung kompensieren. Gleichzeitig treten oftmals erhebliche Oberschwingungen bzw. transierte Ströme auf, die negative Auswirkungen auf den Netzbetrieb, Maschinen und auch die Produktion haben können. Zur Kompensation werden hier Filterkreise und teilweise Stromrichter verwendet. Photovoltaikwechselrichter sind prinzipiell in der Lage, diese Funktion quasi nebenbei zu übernehmen, ohne nennenswerte Zusatzkosten zu erzeugen. Damit eröffnet sich ein großes Einsatzpotenzial für multifunktionale Photovoltaiksysteme, um Netzbereiche mit hohen Qualitätsanforderungen zu erzeugen oder stark gestörte Netze wirtschaftlicher und umweltverträglicher zu machen. Neben dieser kostengünstigen Möglichkeit der Blindleistungskompensation steigt das Interesse an unterbrechungsfreien Stromversorgungssystemen (USV), da die Zuverlässigkeit des Verbundnetzes aufgrund der Blackouts wie z.B. in den USA, England und Italien immer wieder hinterfragt wird. Am deutlichsten wird das Potenzial der Multifunktionalität von PV-Stromrichtern n Industrienetzen offenbar. Der Betreiber eines Industrienetzes hat die Aufgabe sein Versorgungsnetz nach eigenen Kriterien zu optimieren. Diese Optimierung könnte durch multifunktionale Photovoltaikwechselrichter übernommen werden. Projektinhalt ist es, die technischen und wirtschaftlichen Potenziale zu analysieren und gerätetechnische Konzepte für den multifunktionalen Photovoltaikwechselrichter zu entwickeln. Diese Konzepte erfassen sowohl die Hardware und Software der Stromrichter als auch ihre Einbindung in die Netze mit entsprechender Sensorik und Schutztechnik. Zielsetzung des Projektes ist es, einen multifunktionalen PV-Stromrichter zu entwickeln der im Einzelnen folgende Funktionen erfüllt: - Blindleistungskompensation, - Oberschwingungskompensation, - Netzersatzversorgung, - Peak Shaving. Von zentraler Bedeutung ist hierbei die Entwicklung von Konzepten welche die oben genannten Zusatzfunktionen mit einer Einspeisung nach dem EEG ermöglichen.
Das Projekt "Teilvorhaben: Hochfrequenz-Kompaktwechselrichter für vollautomatisierte Fertigungsprozesse" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SMA Solar Technology AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel Gesamtziel des Vorhabens ist es zu untersuchen, wie durch Einsatz schnellschaltender Halbleiterschalter, Erhöhung der Taktfrequenzen und Senkung des Materialaufwands sowie vereinfachter Strukturen und neuer Aufbautechniken, die eine vollautomatisierte Fertigung ermöglichen, die Kosten für PV-Kleinwechselrichter drastisch reduziert und gleichzeitig Zuverlässigkeit, Wirkungsgrad und Lebensdauer weiter verbessert werden können. Die Umsetzung dieses Ansatzes mit Frequenzen im Bereich mehrerer 100 kHz erfordert neuartige Systemkonzepte, integrierte magnetische Bauelemente, angepasste Leiterplattenstrukturen und ein niederinduktives Inverterdesign. Ziel im Teilvorhaben SMA ist die Gewinnung von Erkenntnissen zu Eignung, Rahmenbedingungen und technisch-wirtschaftlichem Potential dieses neuen Systemkonzepts sowie die Erarbeitung optimierter, praxistauglicher Ansätze zur Realisierung solcher PV-Kleinwechselrichter im Leistungsbereich von 1-3 kW, einschl. der Evaluierung verschiedener Varianten in entsprechenden Demonstratoren. Machbarkeit und Wirtschaftlichkeit solcher Hochfrequenz-Kompaktwechselrichter sollen nachgewiesen und Grundlagen für eine zukünftige technische Anwendung gelegt werden. 2. Arbeitsplanung Hierfür werden die Anforderungen aus PV-Wechselrichtersicht definiert, neue magnetische Bauelemente und Wechselrichterkonzepte entwickelt, evaluiert und demonstriert. Das durch diesen neuen Ansatz ermöglichte Kostenreduktionspotential und die zukünftigen Perspektiven werden ermittelt und bewertet.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 10 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 10 |
| License | Count |
|---|---|
| open | 10 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 10 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Webseite | 10 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 8 |
| Lebewesen & Lebensräume | 2 |
| Luft | 1 |
| Mensch & Umwelt | 10 |
| Weitere | 10 |