Das Projekt "NEDO - Netzschutz in stromrichter-dominierten Netzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) - Institutsteil Kassel durchgeführt. Die strukturellen Veränderungen in Verteilnetzen durch stromrichter-gekoppelte Erzeugungsanlagen stellen die Schutztechnik vor Herausforderungen, die nicht ausreichend beschrieben sind. Die Hauptziele dieses Vorhabens sind, die Veränderungen im Verteilungsnetz bezogen auf die Anforderungen des Netzschutzes bei einem hohen Anteil dezentraler Einspeisung aufzuzeigen. Dabei konzentrieren sich die Arbeiten auf drei Aspekte, nämlich die Kurzschlussstrombeiträge marktüblicher Stromrichter für unterschiedliche Fehlerarten messtechnisch zu erfassen und für den Einsatz in der Netzplanung und bei der Netzberechnung aufzuarbeiten, sowie die Machbarkeit eines neuen Verfahrens zur Kompensation von Erdschlussströmen zu untersuchen, sowie die Auswirkungen auf den Netz- und Anlagenbetrieb darzustellen. Außerdem wird die Wirtschaftlichkeit im Vergleich zu alternativen technischen Verfahren abgeschätzt. Der Arbeitsplan startet mit der Analyse und Beschreibung von Szenarien der Veränderungen im Verteilnetz. Danach teilt sich das Vorhaben einerseits in Messung und Beschreibung des Kurzschlussstrombeitrages von stromrichter-gekoppelten Erzeugungsanlagen und andererseits in Untersuchungen zur Machbarkeit eines neuen Verfahrens zur aktiven Kompensation kapazitiver Erdschlussströme und Entwicklung einer Regelungsstrategie. Abschließend erfolgt die Simulation von Fehlerfällen auf Grundlage der gewonnenen Erkenntnisse. Für das Kompensationsverfahren wird eine Wirtschaftlichkeitsabschätzung vorgenommen.
Das Projekt "Teilvorhaben: ISE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Eigenverbrauchssystems auf Basis einer modularen Stromrichter-Lithium-Ionen-Batterie-Einheit zur optimalen Nutzung regenerativer Energiequellen im gewerblichen und industriellen Sektor. Der Fokus liegt auf der konsequenten Optimierung der Investitions- und Betriebskosten des Gesamtsystems durch technische und methodische Verbesserungen in den Bereichen Einzelkomponenten, Systemtechnik, sowie einem innovativen Betriebsführungsverfahren. Im Vorhaben soll eine modulare Stromrichtereinheit entwickelt werden, welche sich durch Zusatzfunktionen in Bezug auf die Batteriediagnose (SOC, SOH), das Batteriemanagement (reduzierte Alterung) und die Systembetriebsführung auszeichnet. Das Batteriesystem soll modular erweiterbar sein und den Anforderungen des gewerblichen Einsatzes entsprechen. Ein innovatives Betriebsführungsverfahren soll die Optimierung von Eigenverbrauchsquote, Batterielebensdauer, Stromkosten und auftretende Netzrückwirkungen ermöglichen. Nach Definition des Lastenhefts auf Basis von Normen, Gefahren- und einer Risikoanalyse wird ein favorisierter Systemaufbau definiert. Auf dessen Basis werden anschließend Simulationen durchgeführt, um so Vor- und Nachteile der Konzepte zu identifizieren. Anschließend werden anhand der Arbeitsbereiche erste Bauteilberechnungen durchgeführt und verschiedene Simulationsmodelle aufgebaut und anschließend verglichen. Nach weiteren Optimierungsschritten werden Schaltpläne gezeichnet sowie ein Layout erstellt. Die Simulationsmodelle werden in einem weiteren Arbeitspaket um ein hardwarenahes Regelungsmodell erweitert. Diese Modelle werden zunächst in den Simulationen entwickelt und optimiert und anschließend auch auf einem DSP implementiert um auf dem Labormuster getestet zu werden.
Das Projekt "Teilvorhaben: TUC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Chemnitz, Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik, Professur für Energie- und Hochspannungstechnik durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines innovativen Eigenverbrauchssystems auf Basis einer modularen Stromrichter-Lithium-Ionen-Batterie-Einheit zur optimalen Nutzung regenerativer Energiequellen im gewerblichen und industriellen Sektor. Der Fokus liegt auf der konsequenten Optimierung der Investitions- und Betriebskosten des Gesamtsystems durch technische und methodische Verbesserungen in den Bereichen Einzelkomponenten, Systemtechnik, sowie einem innovativen Betriebsführungsverfahren. Im Vorhaben soll eine modulare Stromrichtereinheit entwickelt werden, welche sich durch Zusatzfunktionen in Bezug auf die Batteriediagnose (SOC, SOH), das Batteriemanagement (reduzierte Alterung) und die Systembetriebsführung auszeichnet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Systemintegration höchstkompakter energieeffizienter Stromrichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AEG Power Solutions GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Im Rahmen dieses Projektes sollen neue Technologien zur Netzkopplung von stationären Speichern oder verteilten Energiequellen mittels energieeffizienter Stromrichter im Leistungsbereich von 50kVA bis 250kVA erarbeitet werden. Jeder Projektpartner bringt hier sein spezielles Wissen mit ein. Die zu entwickelnden Stromrichter sollen auf Basis neuer innovativer SiC Halbleiter und magnetischer Bauelemente realisiert werden. Um die Applikationstauglichkeit dieser neuen Bauelemente zu gewährleisten, wird die Firma AEG ihre Anforderungen einbringen. AEG werden mit den neu zu erforschenden Halbleitern und magnetischen Bauelementen neuartige Stromrichter erforschen, aufbauen und erproben. AEG tritt zudem als Konsortialführer auf und wird die Gesamtprojektleitung durchführen. 2. Arbeitsplanung: Das Projekt ist in mehrere Arbeitspakete (AP) gegliedert. AEG Power Solutions leitet AP10 und AP60. AEG ist weiterhin an den Arbeitspaketen 20, 40 und 50 beteiligt. AEG wird auf Grund der Konsortialführerschaft und der Systemintegration mit allen Projektpartnern zusammenarbeiten.
Das Projekt "LESSY - Lithium-Ionen Elktrizitätsspeichersystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Digatron Industrie-Elektronik GmbH durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens ist es, Lithium-Ionen-Batterien (LIB) für stationäre Elektrizitätsspeicher zu realisieren. Dazu soll eine Einheit aufgebaut werden, die alle notwendigen Komponenten beinhaltet. Im Einzelnen sind dies: Der Batterieblock bzw. die Batterieblöcke mit der integrierten Managementeinheit, Netzwerk- sowie die notwendige Systemtechnik, Thermisches Management (Klimatisierung), Stromrichtertechnik zur Kopplung der Batterie an das jeweilige Transportnetz oder B wie bei der Pilotanlage, Sicherheitstechnik wie Brandmeldesystem und Löschanlage, Containereinheit inklusive aller notwendigen Schnittstellen für Leistung und Kommunikation. Eine derartige Kombination ist völlig neu und erfordert neben der außerordentlichen Planung des Gesamtkonzepts auch die Entwicklung eines übergreifenden Managements aller Systemkomponenten. Konzepterstellung Stromrichter: Anforderungen an die Regelenergie aus Sicht des Elektroenergieversorgungsnetzes und die Besonderheiten des Batteriemanagements berücksichtigen. Laufzeit: Feb. 2009 bis Sep. 2009. Simulation von3 bis 4 Varianten des Stromrichters und auf Einhaltung der Forderungen hin überprüft. Die Simulationen werden im Programm SIMPLORER durchgeführt und mindestens eine Variante in ATP / ATPDesigner auf ihre Netztauglichkeit überprüft. Ein Prototyp soll am Netzmodell des Labors für elektrische Energieversorgung getestet werden. Laufzeit: Mai 2009 bis Aug. 2009. Lastenheft wird erstellt, auf Einhaltung der geforderten Normen und Richtlinien überprüft und nachfolgend das Pflichtenheft verabschiedet. Laufzeit: Mai 2009 bis Feb. 2010. Betriebsdatenanalyse. Die Erkenntnisse der Stromrichtertechnik für Energiespeicher mit Lithium-Batterie-Technik, die aus diesem Projekt gezogen werden, sorgen langfristig für ein außerordentliches Entwicklungspotential. Das gewonnene Know How im Bereich der LIT Energiespeicher kann weiter ausgebaut werden und einen wesentlichen Teil zur Sicherung der zukünftigen Energieversorgung liefern.
Das Projekt "Teilvorhaben: Innovative Leistungshalbleiterlösungen für hocheffiziente Stromrichter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Infineon Technologies AG durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Im Rahmen des Vorhabens sollen neue Technologien zur Netzkopplung von stationären Speichern oder verteilten Energiequellen (z.B. PV-Generator, Batterie usw.) mittels energieeffizienter Stromrichter erforscht werden. Die Hauptaufgabe von Infineon ist die Erforschung und Realisierung von schnell schaltenden und verlustarmen SiC-Halbleitern sowie nieder-induktiver Modultechnologien für Schaltfrequenzen bis hin zu 100 kHz und im Leistungsbereich von 50kW bis 250kW. Ein weiterer Schwerpunkt ist die Entwicklung von technischen Konzepten zur energieeffizienten Anbindung von verteilten Energiequellen und Speichern mit Gleichspannungsausgang an das öffentliche Niederspannungsnetz (Topologievergleich unter Berücksichtigung von SiC Halbleitern). Finales Projektziel ist die Realisierung eines 1200V SiC MOSFET in Trench-Technologie. Um einen kontinuierlichen Lernprozesses bei der Nutzung der neuen Halbleitertechnologie zu ermöglichen umfassen die Forschungsinhalte Infineons den Aufbau von verbesserten Modulen in Si-IGBT mit SiC Freilaufdioden, SiC JFET basierte Mustermodule im Konzept mit reduzierter Streuinduktivität sowie die Erforschung und Realisierung selbstsperrender 1200V SiC Transistoren 2. Arbeitsplanung: Infineon ist in IFASS an den Arbeitspaketen 20 (Konzeptstudie), 50 (Halbleitertechnologie) und 60 (Demonstratoren) beteiligt und wird das Arbeitspaket 50 leiten.
Das Projekt "Teilvorhaben: Algorithmen zur Netz-Stabilisierung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr durchgeführt. Ziel ist die Entwicklung von Verfahren und Methoden für den stabilen Betrieb zukünftiger Energieversorgungsnetze. Die entwickelten Verfahren werden durch die Messdatenerfassung des Netzes mit Anschluss eines Demonstrators im Bereich der Mittelspannung (MS) evaluiert. IAV wird die Untersuchung der MS-Zelle durchführen und Oberschwingungen, Flicker sowie Störungen auswerten und ist für die Implementierung der Regelalgorithmen und Aufbau der Zielhardware zuständig. Aufbauend auf den Simulations- und Messergebnissen werden Anforderungen an zukünftige Stromrichter abgeleitet und bilden die Basis für zukünftige Standardisierung und Normung.
Das Projekt "Teilvorhaben: Modellierung / Charakterisierung der höchstkompakten und energieeffizienten Stromrichter sowie Erprobung von Netzdienstleistungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) - Institutsteil Kassel durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Im Rahmen des Vorhabens sollen neue Technologien zur Netzkopplung von stationären Speichern oder verteilten Energiequellen (z.B. PV-Generator, Batterie usw.) mittels energieeffizienter Stromrichter im Leistungsbereich von 50kVA bis 250kVA erarbeitet werden. Das vorrangige Ziel ist dabei neben einem hohen Wirkungsgrad auch die Verbesserung der Netzqualität bei gleichzeitig deutlich gesteigerter Leistungsdichte der Stromrichter. Dies kann vorrangig durch die signifikante Erhöhung der Schaltfrequenz der Stromrichter erfolgen. Materialeinsatz, Volumen, Gewicht und Kosten können damit um mindestens 50% reduziert werden. Die zu entwickelnden Stromrichter sollen neue innovative Halbleiterschalter auf SiC Basis, neuartige magnetische Hochleistungskomponenten sowie neue Steuer- und Regelverfahren enthalten, die für hohe Schaltfrequenzen bei gleichzeitig niedrigen Verlusten geeignet sind. 2. Arbeitsplanung: Das Projekt soll am 01.03.2014 beginnen und am 29.02.2017 abgeschlossen sein. Das Vorhaben ist in 7 Arbeitspakete aufgeteilt. AP10: Projektmanagement; AP20: Konzeptentwicklung; AP30: Entwicklung von neuen magnetischen Komponenten; AP40: Regelungs- und Schutzkonzept; AP50: Entwicklung von Halbleiterlösungen; AP60: Entwicklung von Labormustern ; AP70: Realisierung und Evaluation eines Demonstrators.
Das Projekt "Teilvorhaben: Innovative Magnetische Bauelemente für Umrichter in Stationären Anlagen (iMUS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von SUMIDA Components & Modules GmbH durchgeführt. 1. Vorhabenziel: Im Rahmen des Projekts IFASS soll ein höchst kompakter galvanisch getrennter Stromrichter mit bis zu 250kW entwickelt werden. Hierzu sollen die Hochleistungsinduktivitäten erstmals mit 100kHz Schaltfrequenz betrieben werden, was heutzutage noch nicht möglich ist. Die Erforschung neuer Ferritmaterialien sowie die Untersuchungen bzgl. Aufbautechniken und Wärmemanagement steht im Vordergrund. Höhere Betriebsinduktionen und deutlich gesteigerte Frequenzen in den magnetischen Materialien und in dieser Leistungsklasse erfordern auch neuartige Aufbautechniken, Verbesserung der Pulvermischungen und Sinterprofile. 2. Arbeitsplanung: Der Arbeitsplan zur Realisierung von Hochleistungsinduktivitäten im Frequenzbereich bis zu 100kHz umfasst zu Beginn eine Grundlagenforschung bzgl. der Auswahl in Frage kommender Kernmaterialien zusammen mit der Kooperationspartner übergreifenden Erstellung einer Spezifikation. Parallel dazu werden magnetische Werkstoffe physikalisch chemisch untersucht und in ihrer Rezeptur im Hinblick auf Herstellbarkeit dieser Hochleistungsgroßkerne verbessert. Beim Aufbau spielt das Wärmemanagement und die Wickeltechnik eine große Rolle. Hier werden Kühlkonzepte simulatorisch als auch praktisch untersucht. Eine weitere Feldführungssimulation sowie geometrische Variationen sind die Basis für den Aufbau von Hochleistungskernbausätzen, deren Eigenschaften iterativ vermessen werden. Eine Bewertung und Integration in den Demonstrator schließt das Projekt ab.
Das Projekt "Teilvorhaben: Aufbau / Inbetriebnahme Redox Zelle im Gesamtsystem" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT durchgeführt. Aktuell werden Energiespeicherung und Systemdienstleistungen zur Gewährleistung einer sicheren und stabilen Stromversorgung technisch noch in getrennten Elementen/Baugruppen realisiert. Im Rahmen des Verbundprojekts HybKomp wird eine technisch neue Lösung demonstriert, welche die einzelnen Baugruppen in einem System vereint. Ziel ist eine hybride Kompensationsanlage, bestehend aus zwei Speicherelementen - einer Redox-Flow-Batterie und einem Schwungmassenspeicher -, mit einem frei parametrierbaren Stromrichter sowie entsprechenden Mess-, Steuerungs- und Kommunikationseinrichtungen. Der neue Hybridkompensator lässt sich optimal an die benötigte Einspeiseglättung und die erforderlichen Systemdienstleistungen zu geringen Investitionskosten anpassen. In einem ersten Schritt werden die Anforderungen an den Hybridkompensator spezifiziert. Dies geschieht durch Analyse, elektrotechnische Modellierung und Simulation eines Beispiel-Verteilnetzes in den Gebieten der am Projekt beteiligten Netzbetreiber. Basierend auf den gewonnenen Erkenntnissen wird zunächst ein Kleinleistungsaufbau des Hauptumrichters im Laborumfeld realisiert. Der Aufbau dient als Plattform für die Erforschung, Implementierung und Validierung der benötigten Funktionalitäten und Algorithmen. Um die Funktionsfähigkeit im realen Netzbetrieb zu testen und Maßnahmen zu optimieren, wird nach erfolgreicher Laborerprobung der Einzelkomponenten ein Feldaufbau in Haßfurt errichtet. Fraunhofer UMSICHT entwickelt und fertigt im Rahmen des Projektes eine 40 kW Vanadium-Redox-Flow-Batterie (VRFB). Das Batteriesystem wird in einem 20 Fuß-Container errichtet und wird eine Speicherkapazität von ca. 30 kWh haben. Es kommen großformatige, vollverschweißte und somit dichtungsfreie Batteriestacks zum Einsatz. Um das Batteriesystem in das Gesamtkonzept des Hybridkompensators integrieren zu können, wird eine geeignete Betriebsführung der Batterie erarbeitet und in das Steuerungskonzept überführt.
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