Verbundvorhaben: Speedy_HTS - Midspeed-Generator für Windturbinen mit einer Hochtemperatursupraleiter-Wicklung im Rotor; Teilvorhaben: Netzanbindungskonzepte und deren Analyse für Midspeed-Generatoren mit HTS Rotorwicklung
Zeitraum
2023-10-01 – 2026-09-30
Bewilligte Summe
297.850,36 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE3094C
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]
Verbundvorhaben
01256660/1 – Speedy_HTS - Midspeed-Windgenerator mit Hochtemperatursupraleiter-(HTS-)Technologie im Rotor
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)
Förderprogramm
Energie
Das beantragte Gesamtvorhaben hat zum Ziel, einen Midspeed-Generator für die Verwendung in Windturbinen basierend auf einer Hoch-Stromdichte-Technologie mit Kupferwicklung im Stator und mit Hochtemperatursupraleiter-(HTS-)Technologie (HTS der zweiten Generation) im Rotor zu entwickeln, zu konstruieren, zu fertigen und auf einem Teststand zu charakterisieren. Wesentliches Ziel dieses Teilvorhabens sind die Topologieauswahl, Auslegung und Bewertung von Stromrichtern für die Anbindung des Generators an das elektrische Netz, wobei hier jeweils die konventionelle Anbindung an ein 50 Hz AC-Netz sowie die direkte Anbindung an ein DC-Netz untersucht werden. Ein zentrales Element des Teilvorhabens stellt hierbei die Entwicklung eines 'digitalen Zwillings' des Generator-Gleichrichter-Systems, die Implementierung dieses Modells auf einem Hardware-in-the-Loop (HIL) System sowie die Entwicklung und Validierung einer Generatorregelung mit dem Ziel maximaler Energieausbeute dar. Das zweite zentrale Element besteht in der Auswahl einer geeigneten Stromrichtertopologie zur Netzanbindung und dem Aufbau eines skalierten Demonstrators, welcher mit den Power-Hardware-in-the-Loop (PHIL) Prüfständen des ETI gekoppelt wird. Die PHIL Prüfstände emulieren hierbei zum einen modellbasiert das Klemmenverhalten des elektrischen Netzes und zum anderen das Klemmenverhalten des Generators, welches mittels des entwickelten Echtzeitmodells ('digitaler Zwilling') berechnet wird. Mit dem so entwickelten Aufbau können dann die auf der Umrichtersteuerung implementierten und echtzeitfähigen Regelungs- und Steuerverfahren für alle relevanten Betriebszustände getestet und validiert werden, bevor diese beim echten Generator genutzt werden. Durch die Kooperation mit den Projektpartnern erfolgt außerdem ein Wissenstransfer hinsichtlich der Modellbildung für auf HTS-Technologie basierenden Generatoren. Dieser Transfer wird nur durch das breite Spektrum der Teilnehmenden Projektpartner ermöglicht.