2020-04-01  –  2023-12-31

589.428,00 EUR

Universität Stuttgart - Institut für Maschinenelemente (IMA), Stuttgart, Baden-Württemberg

03EE1054B

Photovoltaik - andere Strukturen - Verbindungshalbleiter [EB1041]

01204804/1  –  Reliability-Design - Erarbeitung und Evaluation einer effizienten und verlässlichen Methodik für die Zuverlässigkeits- und Lebensdauer-Vorhersage von PV- & Batteriewechselrichtern und ihren kritischen Bauteilen

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE1)

Energie

Die Lebensdauer und die Zuverlässigkeit stellen im internationalen Markt entscheidende Qualitätskriterien dar, um sich im Wettbewerb zu behaupten. Gerade in dem kostengetriebenen Marktsegment der erneuerbaren Energien bildet die Zuverlässigkeit den entscheidenden Stellhebel für eine belastungsgerechte Dimensionierung mit der die Lebensdauerziele ressourcen-effizient erreicht werden können. Bisherige Ansätze für die Zuverlässigkeitsbewertung von elektronischen Komponenten basieren auf Annahmen, die keine belastbare Zuverlässigkeitsanalyse erlauben. Im Rahmen dieses Teilvorhabens soll deshalb eine durchgängige Methodik für die Zuverlässigkeitsanalyse und -absicherung von Wechselrichtern entwickelt werden. Das Projekt besteht im Wesentlichen aus den 8 Arbeitspaketen: Bauteil- und Geräteanalyse, Fehler- und Alterungsmechanismen, Entwicklung einer neuen Methodik, Felddatenanalyse und der Evaluation von Testverfahren. Ausgangspunkt einer jeden Zuverlässigkeitsbetrachtung ist eine Bauteil- und Geräteanalyse. Dabei werden mit qualitativen Methoden wie dem Zuverlässigkeitsblockdiagramm und der Fehlerbaumanalyse potentiell kritische Schadensarten und deren Ursachen identifiziert. Der Fokus liegt dabei auf dem Wechselrichter selbst, den Folienkondensatoren und den elektrischen Schaltelementen. Den identifizierten Schadensarten werden im zweiten Arbeitspaket die jeweiligen Einflussfaktoren zugeordnet und die Einflusshöhe in Lebensdauertests charkterisiert. Das erarbeitete Knowhow der ersten beiden Arbeitspakete wird dann für die Entwicklung der neuen Methode für die Bauteil- und Systemlebensdauerprognose verwendet. Außerdem werden dafür zunächst geeignete Messverfahren und deren Genauigkeit untersucht sowie die besten Methoden für die Felddatenanalyse identifiziert, aus der im vierten Arbeitspaket die relevanten und repräsentativen Belastungsdaten hervorgehen. Abschließend werden noch die bereits bestehenden Testverfahren analysiert und optimiert.