Zur Gewährleistung der Netzsicherheit und Bewältigung der 50,2 Hz Problematik sieht die im Mai 2012 vom Bundeskabinett verabschiedete Systemstabilitätsverordnung die Umrüstung von ca. 350.000 PV-Bestandsanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 14 GW bis Ende 2014 vor. In diesem Rahmen wurde Ecofys von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern beauftragt den Umrüstungsablauf zu unterstützen. Gemeinsam mit den Übertragungsnetzbetreibern erstellte Ecofys mehrere Listen, welche als Grundlage für die Planung und das Monitoring für die Umrüstung der PV Bestandsanlagen fungierten. Ecofys fragte dazu auch die notwendigen Daten von Wechselrichterherstellern ab und unterzog alle Daten einer Plausibilitätsprüfung. Zusätzlich wurden die erstellten Listen während der gesamten Umrüstung gemäß der Systemstabilitätsverordnung bei Bedarf aktualisiert.
Im Rahmen des Projektes gilt es ein Spannungsregelungs-Tool zu entwickeln und dieses durch Simulationen mit der Software DIgSILENT PowerFactory, im Labor sowie abschließend in Feldtestgebieten in bis zu zwei realen Verteilnetzen in Deutschland zu testen. Das Tool soll mittel- bis langfristig als weltweit einsetzbares Betriebsmittel dienen und zunächst die im Projekt eingesetzten Batteriespeicher mit Wechselrichtern steuern. Im Laufe des Projektes sollen auch andere spannungsregelnde Geräte nach Möglichkeit in das Tool eingebunden werden. Das Hauptziel ist, den Weg für eine höhere Penetration von Photovoltaik zu ebnen. Das Projekt wird von vier Projektpartnern ausgeführt. Hierzu zählen die zwei deutschen Partner Energynautics GmbH und EWR Netz GmbH, die schwedische Hochschule KTH (Royal Institute of Technology, Stockholm, Schweden), sowie der assoziierte Partner Fronius International GmbH. Die Projektdauer beträgt 3 Jahre. In Phase 1 werden Feldtestgebiete in Deutschland identifiziert und in Netzmodellen nachgebildet. Das Spannungsregelungs-Tool wird in Phase 2 entwickelt und in Phase 3 durch Simulationen im Netzmodell getestet. Für die Simulationen wird die Software DIgSILENT PowerFactory verwendet. Phase 4 konzentriert sich auf den Test des Tools im Labor. In Phase 5 werden Demonstrationsprojekte vorbereitet. Das Hauptziel ist die Ausführung der Demonstrationsprojekte in Phase 6, in welcher das Tool in Feldtests in den realen Verteilnetzen von EWR getestet wird. Neben dem Projektmanagement besteht die Aufgabe von Energynautics darin, das Tool zu entwickeln und es in Feldversuchen zu testen. EWR stellt Eingangsdaten bereit, anhand derer Energynautics und die KTH Netzmodelle entwickeln, die zum Testen des Spannungsregelungs-Tools notwendig sind. Zudem steht EWR bei technischen Problemen unterstützend zur Seite. Außerdem sind sie für die Bereitstellung und Installation ihrer eigenen Messsysteme in den festgelegten Feldtestgebieten verantwortlich. Schließlich übernimmt Fronius eine beratende Funktion bzgl. Umrichtern und Speichersysteme.
Für neue Konzepte in den Bereichen Elektromobilität, Energiespeicherung und -Erzeugung stellt die Leistungselektronik eine wichtige Schlüsselkomponente dar. Eine wesentliche Herausforderung bei der Entwicklung leistungselektronischer Stellglieder ist eine niederinduktive Anbindung der internen Komponenten sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik. Für diese beiden Arbeitsgebiete sollen im Rahmen des Projektes neue Konzepte entwickelt und im Praxiseinsatz erprobt werden. Als Grundidee sollen die klassischer Weise getrennt hergestellten Teilkomponenten Zwischenkreiskondensator (DC-Link) und Halbleitermodul (Leistungshalbleiter in entsprechenden Standardgehäusen) zu einem gemeinsamen Modul mit genau definierten und optimierten Betriebseigenschaften verbunden werden. Die neuen Module sollen schneller und effizienter schalten können, und gleichzeitig weniger elektromagnetische Störungen verursachen. Sie sollen in Zukunft helfen, moderne elektrische Antriebe effizienter und kompakter gestalten zu können. Ein weiteres Projektziel besteht darin, entsprechende Technologien dauerhaft an der Hochschule Landshut zu etablieren. Besonderes Augenmerk liegt hierbei auf der vergleichenden Untersuchung von konventionellen, siliziumbasierten Halbleiterbauelementen und neuen, gerade auf den Markt gekommenen SiC-Halbleitern. Diese ermöglichen ein sehr schnelles und energieeffizientes Schalten, verursachen aber auch deutliche Probleme im Bereich der elektromagnetischen Verträglichkeit. Aufbau und Test der geplanten Module, die Beantwortung der projektinternen Fragestellungen sowie die Etablierung des entsprechenden Knowhows sollen im Rahmen von insgesamt 7 Arbeitspaketen erfolgen: 1. Spezifikation integriertes Modul - 2. Konstruktion integriertes Modul - 3. Aufbau erster Modulprototypen / Aufbau Infrastruktur und Testumgebung - 4. Inbetriebnahme, Messung und Analyse - 5. Redesign und Weiterentwicklung - 6. Praxiseinsatz - 7. Dokumentation.
Das vorgeschlagene Verbundvorhaben befasst sich mit der Aufrechterhaltung eines stabilen Verbundsystemverhaltens bei hoher Durchdringung mit Umrichtern. Mit dem fortschreitenden Ausbau der Erneuerbaren Energien und der Integration von elektrischen Speichern wandeln sich die technologischen Grundlagen der Netztechnik fundamental. Ziele des Vorhabens sind die Erarbeitung, Simulation, Analyse, Umsetzung und Erprobung neuer Ansätze für die Regelung von Umrichtern am Netz mit Blick auf die heutigen und zukünftigen Anforderungen an ein stabiles und robustes Verbundsystemverhalten. Der Fokus des Fraunhofer ISE im Vorhaben 'Verbundnetz Stabil' liegt auf der Stromrichtertechnologie und zwar auf der Entwicklung konkreter Regelungsalgorithmen für Stromrichter sowie deren Erprobung in Hinblick auf die stabilisierende Wirkung im Verbundnetz. Es ist das Ziel nachzuweisen, dass ein zuverlässiger Netzbetrieb mit einem sehr hohen Stromrichteranteil möglich ist. Es werden zunächst die stabilitätsrelevanten Eigenschaften von verschiedenen Erzeugungstechnologien, wie Synchrongeneratoren und Wechselrichter, analysiert. Zu diesem Zweck werden auch detaillierte Simulationsmodelle erstellt. Kernziel ist die Entwicklung neuartiger spannungseinprägender Regelverfahren. Deren Auswirkung auf ein stabiles Systemverhalten in einem umrichterbasierten Verbundsystem soll simulativ und mittels praxisnaher Tests analysiert werden. Daraus werden sinnvolle funktionale Vorgaben für netzstabilisierende Umrichter abgeleitet. Die Erprobung erfolgt anschließend an Hand eines aufzubauenden Modellnetzes im Megawattmaßstab sowie in einem realen Industrienetz.
Die Ziele des Projekts sind die Konzeption und der Aufbau eines Demonstrators zur Erbringung von Momentanreserve als Systemdienstleistung für Betreiber von Energieversorgungsnetzen sowie die Erforschung seines Verhaltens in der Praxis und dessen Bewertung in Bezug auf den vorgesehenen späteren Einsatzbereich. Abgerundet wird das Projekt durch den Entwurf und die Evaluierung von Verwertungsmöglichkeiten und möglichen Geschäftsmodellen für die Erbringung von Systemdienstleistungen. Das Teilvorhaben 'Steuerelektronik, Software-Plattform und Gesamtintegration' hat zum Ziel, die Steuerelektronik für den Wechselrichter zu konzipieren und zu validieren sowie eine Software-Plattform für die Implementierung der vom EFZN zu untersuchenden Steuer- und Regelverfahren bereitzustellen. Für die Analyse des Feldtestbetriebs werden die erforderlichen Datenlogger-Funktionen erarbeitet und in die Wechselrichtersteuerung integriert. Weiterhin wird die Gesamtintegration der Teilkomponenten des Demonstrators im Rahmen dieses Teilvorhabens erarbeitet und durchgeführt. Festlegung eines Lastenheftes für Leistungselektronik, Steuerelektronik, Netzanbindung, Kühlsystem und Prüfstand. Konzeption der Leistungselektronik. Erforschung und Validierung von Auslegungsdaten. Erarbeitung und Erforschung der Eigenversorgung des Wechselrichters, des Schaltschrankes, der Steuerelektronik, ihrer Schnittstellen, des Bussystems, der Anschlusstechnik, des Netzfilters, der Messwerterfassung, des Schutzkonzeptes gegen Netztransienten, der Filtermaßnahmen gegen Gleichtaktspannungen, des integrierten Kühlkonzeptes für Batterie und Wechselrichter, des Prüfstandes. Inbetriebnahme eines Piloten des Gesamtsystems und seine Erforschung und Validierung. Inbetriebnahme des Gesamtsystems für den Feldtest und seine Erforschung und Validierung. Kosten-Nutzen-Analyse. Technische Bewertung der Realisierbarkeit von Use-Cases sowie Erprobung von Anwendungsszenarien an den Prüfaufbauten.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. AP1: Die Munich Electrification GmbH trägt die daraus abgeleiteten Anforderungen bzw. den vollständigen Zielkatalog für die Subkomponente 'Steuergerät' bei. AP2: - Auswahl Hauptprozessor / E/E Plattform - SW Architektur - Anlagensicherheit - Definition Schnittstellen - Sichtung und Berücksichtigung Normen AP4: Entwicklung HW - Schnittstellendefinition - HW Konzeption - Schaltplanerstellung - Leiterplatten Layout, Gerberdaten - Implementierung Schnittstellen - Kapselung & Umsetzung der generischen Schnittstelle zu Wechselrichter - Kapselung & Umsetzung der generischen Automotive Schnittstelle zur Batterie Entwicklung SW - Implementierung generische Wechselrichter-Schnittstelle - Integration von Regelalgorithmen - Implementierung der 3 stufigen Software-Umsetzung Real Time Operating Systems (RTE). AP5: - Umsetzung Restbussimulation - Umsetzung UDS Schnittstelle - Regelung mehrerer Batteriesysteme - Balancing Strategie - Sicherheit des Batteriepacks. AP6: - Validierung der Wechselrichterschnittstelle - Validierung der Batterieschnittstelle - HiL und SW Modul Tests AP 7: - Wirtschaftlichkeitsbetrachtung - Definition Zielkosten - Aufsetzung GuV.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert und umgesetzt. Dabei bleiben alle Funktionen der Batterie (Effizienz, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit) bestehen und die Batterie bildet zusammen mit dem Koppelelement einen stationären Energiespeicher mit einheitlicher elektrischer und logischer Schnittstelle. Der DC-DC-Wandler des Koppelelements wandelt die Spannung der Automotive-Batterie hocheffizient auf das für den Netzumrichter notwendige Niveau, wodurch die batterieseitigen Sicherheitsspezifikationen eingehalten und gleichzeitig ein kostenintensiver Netztrafo eingespart werden. 1 Entwicklung Gesamtkonzept 2 Entwicklung DC/DC-Wandler 2.1 Entwicklung von zwei Konzeptvarianten für DC-DC-Wandler 2.2 Entwicklung des Zielkonzeptes für den DC-DC-Wandler 3 Entwicklung der magnetischen Komponente 3.1 Erforschung von zwei Konzeptvarianten der magnetischen Komponente 3.2 Entwicklung Zielkonzept der magnetischen Komponente 4 Entwicklung Steuergerät 4.1 Hardware- und Software-Entwicklung Steuergerät 4.2 Wechselrichterschnittstelle - Konzept, Implementierung, Validierung 5 Regelungskonzepte für heterogene stationäre Speichersysteme 5.1 Betriebsoptimierte Regelung für heterogene Speichersysteme 5.2 Generische Batterieschnittstelle - Konzeption und Implementierung 6 Entwicklung und Validierung Gesamtsystem 6.1 Entwicklung Gesamtsystem 6.2 Validierung und Optimierung Gesamtsystem 7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8 Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. 1 Entwicklung Gesamtkonzept 3 Entwicklung der magnetischen Komponente 3.1 Erforschung von zwei Konzeptvarianten der magnetischen Komponente 3.2 Entwicklung Zielkonzept der magnetischen Komponente 6 Entwicklung und Validierung Gesamtsystem 6.1 Entwicklung Gesamtsystem 6.2 Validierung und Optimierung Gesamtsystem 7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8 Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse
Im Projekt GaNMobil soll die Anwendung von GaN-Halbleiterbauelementen in Leistungselektronikmodulen für elektrische Antriebe in Elektrofahrzeugen erforscht werden. Zu diesem Zweck werden schnellschaltende GaN-Halbleiter für diese Anwendung angepasst und in ein neuartiges Leistungselektronikmodul integriert. Mit einer sehr niederinduktiven Modulstruktur und einer gesinterten Aufbau- und Verbindungstechnik auf Folienbasis wird ein zuverlässiger und effizienter Betrieb in einem hochintegrierten Wechselrichter auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen erreicht. Dafür beabsichtigen drei Industriepartner unterstützt durch zwei Forschungspartner systemgrenzen-übergreifend zukünftige Technologielösungen gemeinsam zu entwickeln, zu verifizieren sowie Optimierungsansätze abzuleiten und umzusetzen.
Im Projekt GaNMobil soll die Anwendung von GaN-Halbleiterbauelementen in Leistungselektronikmodulen für elektrische Antriebe in Elektrofahrzeugen erforscht werden. Dafür werden schnellschaltende GaN-Halbleiter auf Bauelementebene für diese Anwendung optimiert und in ein neuartiges Leistungselektronikmodul integriert. Mit einer sehr niederinduktiven Modulstruktur und einer gesinterten Aufbau- und Verbindungstechnik auf Folienbasis wird ein zuverlässiger und effizienter Betrieb in einem hochintegrierten Wechselrichter auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen erreicht. Dafür beabsichtigen die Industire- und Forschungspartner systemgrenzen-übergreifend zukünftige Technologielösungen gemeinsam zu entwickeln, zu verifizieren sowie Optimierungsansätze abzuleiten und umzusetzen. Arbeitsplan: -Voruntersuchungen, Ermittlung von Testparametern zum Sicherstellung der Genauigkeit und Belastbarkeit der zu gewinnenden Ergebnisse -Aufbau eines Teststandes zur Beurteilung der Zunahme des sogenannten 'Current Collapse' sowie der Zunahme des R-DS,on -Ermittlung eines geeigneten Verfahrens zur Temperaturbestimmung über elektrische Parameter (bisher verwendete Verfahren sind bei GaN-Bauelementen kritisch und nicht zuverlässig) -Untersuchung von Trapping-Effekten -Testdurchführung feuchte Wärme (H3TRB), Einfluss von Temperatur und Feuchtigkeit auf Module -Testdurchführung Heißsperrdauertest (HTRB), Zuverlässigkeit der Randstrukturen und der Passivierungsschicht -Testdurchführung Lastwechseltest (PCT), Alterungsmechanismen und Abschätzung der Lebensdauer -Testdurchführung Gatestresstest (HTGB), Anstieg des Gateleckstromes.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 47 |
| Land | 2 |
| Wirtschaft | 3 |
| Wissenschaft | 16 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 47 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 47 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 47 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 16 |
| Webseite | 30 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 12 |
| Lebewesen und Lebensräume | 15 |
| Luft | 19 |
| Mensch und Umwelt | 47 |
| Wasser | 6 |
| Weitere | 47 |