Intelligente komponenter til fremtidens elnet

Hurtig opladning af elbiler kræver meget energi på kort tid. Disse spidsbelastninger fører til flaskehalse i elnettet, og er et af de problemer, som udvidelsen af ​​elektrisk mobilitet står over for. De mange udfordringer ved energiomstillingen kræver et fleksibelt og pålideligt elnet, som kan rumme udsving i forbrug og produktion af energi. Et nøgleelement i dette kunne være den smarte transformer, som forskes i af Power Electronics arbejdsgruppen ved Kiel University. På basis af krafthalvledere lavet af siliciumcarbid, de har udviklet en prototype, som automatisk regulerer strømmen. Det kan ikke kun bruges til en bedre integration af ladestationer i elnettet, men også til tilslutning af jævnstrømsnetværk og i datacentre. Forskerne vil præsentere en del af prototypen for første gang på Hannover Messe.

Som led i udbygningen af ​​vedvarende energi, antallet af decentraliserede energiproducenter og forbrugere er stigende, f.eks. vindmøller og ladestandere. "Vores konventionelle infrastruktur er designet til omvendt strømflow, " sagde professor Marco Liserre fra Kiel Universitet. Nye komponenter fra kraftelektronik kunne hjælpe med at fordele elektriciteten efter behov, og dermed bedre styre elnettet og modvirke overbelastning og udfald. Sammen med sin arbejdsgruppe, Liserre har udviklet en kraftelektronik transformer, som kan omdanne mellemspænding til lavspænding og samtidig muliggøre en forbindelse til DC. "Vi vil modernisere elnettet og forberede det til energiomstillingen. Det, vi har brug for, er en fleksibel, effektivt og frem for alt pålideligt system, " fortsatte Liserre.

Takket være dets modulære design, den smarte transformer udviklet i Kiel er vedligeholdelsesvenlig, og kan nemt og omkostningseffektivt skaleres til forskellige applikationer. Det kan reducere energiforbruget og øge sikkerheden i datacentre og i flere elektriske fly. I begge miljøer, infrastrukturen er designet med bevidst indbygget redundans:flere systemer sikrer, at driften fortsætter med at køre pålideligt, og strømforsyningen ikke afbrydes, også selvom enkelte komponenter fejler. Fordi transformeren anvendte redundans på byggeklodsniveau, mindre redundans på elektronisk plan er nødvendig, hvilket øger pålideligheden og reducerer omkostningerne.

Den grundlæggende byggeklods i den nuværende prototype af den intelligente transformer fra Kiel forbinder en lavspændingsdc med værdi på 800V og en mellemspænding AC med udgangsspændingsniveau på 2,6 kV line-to-line. I øvrigt, systemet kan behandle op til 100 kW udgangseffekt. Transformatoren er udviklet som en del af det europæiske forskningsprojekt HEART (Highly Efficient And Reliable smart Transformer), som har kørt på Kiel University siden 2014.