Hochleistungs-Halbleiter für eine energieeffiziente Hoch-spannungs-Gleichstrom-Übertragung, Teilvorhaben: Hochleistungshalbleiter

Description: Die neue Bundesregierung hat im Koalitionsvertrag festgelegt, dass im Jahr 2030 80% des Strombedarfs aus erneuerbaren Energien stammen sollen. Offshore Windenergie ist ein wesentlicher Bestandteil dieser ehrgeizigen Ziele. Die Kapazitäten sollen auf mindestens 30 GW in 2030, 40 GW in 2035 und 70 GW in 2045 ausgebaut werden. Die Anbindung der Windparks an das Verbundnetz erfolgt dann über Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung, genauso wie der Transport der elektrischen Energie in die Verbrauchszentren West- und Süddeutschlands. Damit wird auch der Wirkungsgrad der Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung noch wichtiger. Größter Hebel - sowohl für die Wirkungsgradverbesserung als auch für die Reduktion der Investitionskosten der HGÜ Konverter - ist dabei die Reduktion der Anzahl der in Reihe geschalteten Submodule. Die Reihenschaltzahl ist durch die Sperrspannung der verwendeten Leistungshalbleiter bestimmt. Um die genannte Einsparziele zu erreichen, muss eine ganze Reihe innovativer Lösungen erforscht werden. Der Konverter muss für eine höhere Spannung pro Submodul geeignet sein, die Submodule müssen für die höhere Betriebsspannung ertüchtigt werden, vor allem aber - und dies ist die zentrale Innovation - muss die Sperrspannung der IGBT Module von 4500 V auf 6500 V angehoben werden, ohne dass die Verluste dabei signifikant steigen. Um dieses Ziel erreichen zu können, sind daher grundlegende Forschungsarbeiten an verschiedenen Stellen erforderlich. Es müssen sowohl die Chiptechnologie von IGBT und Diode, die Aufbau- und Verbindungstechnik im Modul als auch die Ansteuertechnik substantiell verbessert werden und kontinuierlich im Wechselspiel auf ihren Nutzen und ihre Umsetzbarkeit für zukünftige HGÜ Anlagen geprüft und co-optimiert werden.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Süddeutschland ? Offshore-Windenergie ? Elektrizität ? Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung ? Erneuerbare Energie ? Windpark ? Stromtransport ? Energiebedarf ? Wirkungsgrad ? Effizienzsteigerung ? Investitionskosten ?

Region: Bayern

Bounding boxes: 12.53381° .. 12.53381° x 47.795° .. 47.795°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (Geldgeber*in)
• Infineon (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)

Time ranges: 2022-11-01 - 2025-10-31

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Subproject: High power semiconductors
  Description: In its coalition agreement, the new German government has stipulated that 80% of electricity demand should come from renewable energies in 2030. Offshore wind energy is a key component of these ambitious targets. Capacities are to be expanded to at least 30 GW in 2030, 40 GW in 2035 and 70 GW in 2045. The wind farms will then be connected to the interconnected grid via high-voltage direct-current transmission, as will the transport of electrical energy to the consumption centers in western and southern Germany. This also makes the efficiency of high-voltage direct-current transmission even more important. The biggest lever - both for improving efficiency and for reducing the investment costs of HVDC converters - is reducing the number of submodules connected in series. The number of series connections is determined by the reverse voltage of the power semiconductors used. In order to achieve the above-mentioned savings targets, a whole range of innovative solutions must be researched. The converter must be suitable for a higher voltage per submodule, the submodules must be upgraded for the higher operating voltage, but above all - and this is the central innovation - the reverse voltage of the IGBT modules must be raised from 4500 V to 6500 V without significantly increasing the losses. To be able to achieve this goal, fundamental research work is therefore required at various points. The chip technology of IGBT and diode, the assembly and interconnection technology in the module as well as the control technology must be substantially improved and continuously tested and co-optimized for their usefulness and feasibility for future HVDC systems. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1126052

Status

Aktiv

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