Verbundvorhaben: NextWIND - Nächste Generation von Windumrichtern für einen effizienteren Betrieb und die Bereitstellung von erweiterten Netzdienstleistungen; Teilvorhaben: Erforschung von Leistungselektronikkomponenten auf Modulebene für eine erhöhte Generatorspannung und erweiterte Systemdienstleistungen
Zeitraum
2021-02-01 – 2024-07-31
Bewilligte Summe
483.611,00 EUR
Ausführende Stelle
Förderkennzeichen
03EE2029A
Leistungsplansystematik
Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]
Verbundvorhaben
01222501/1 – NextWIND - Nächste Generation von Windumrichtern für einen effizienteren Betrieb und die Bereitstellung von erweiterten Netzdienstleistungen
Zuwendungsgeber
Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)
Projektträger
Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)
Förderprogramm
Energie
Im Fokus des Vorhabens steht ein neuartiges Umrichterdesign für Windenergieanlagen (WEA), wobei das Design in dieser Anwendungsumgebung ein Kompromiss aus optimaler Erzeugung elektrischer Energie aus der Drehbewegung des Generators und der Erbringung erweiterter Systemdienstleistungen (SDL) darstellt. In Bezug auf die SDL ist Ziel des Vorhabens die: • Frequenzhaltung (synthetic inertia) • Spannungshaltung (Kurzschlussstrom) • Versorgungswiederaufbau (Schwarzstart) in Windstromrichter der nächsten Generation zu integrieren und dadurch ein stabileres Netz mit kostengünstigeren Komponenten zu realisieren. Im Vorhaben wird eine Lösung angestrebt, die die Lebensdauerkosten der Gesamtanlage mit Hilfe einer im Rahmen der Niederspannungsrichtlinie erhöhten Systemspannung von 950 V senken kann. Die vorgeschlagene Lösung ist dabei nicht an einen bestimmten Generatortyp gebunden, in Kombination mit dem hybriden Umrichterkonzept wird jedoch die Vielzahl verwendeter Antriebsstrangkonzepte perspektivisch reduziert werden. Um die neue Systemspannung von 950 V realisieren zu können, sind Innovationen auf Halbleiterebene erforderlich. Aufgrund des hohen Risikos in der Entwicklung und der Auswirkungen der Verfügbarkeit auf folgende Wertschöpfungsebenen im Vorhaben sollen zunächst zwei Sperrspannungsebenen verfolgt werden, um im Vorhaben auf IGBT-Verfügbarkeit und den Fortschritt der Diodenentwicklung reagieren zu können und damit das Risiko in der Erreichung der Projektziele zu minimieren. SEMIKRON plant dabei, neben neuer IGBT-Generationen, auch die eigene Diodentechnologie im Vorhaben weiterzuentwickeln, um die Lebensdauerkosten durch Reduzierung der Leitungs- und Schaltverluste der Halbleiter um bis zu 20 % zu senken. Um die Überlastfähigkeit und zusätzlich die Zuverlässigkeit des Umrichters und im speziellen der Leistungshalbleiter zu steigern, sollen auch auf Ebene der Aufbau- und Verbindungstechnik Innovationen im Vorhaben erarbeitet werden.