Das Projekt AMWind - Autonomes Monitoring von Windkraftanlagen - hat als Ziel, die Sicherheit autonom agierender elektronischer Systeme durch kontinuierliche Zustandsbestimmung der verbleibenden Restlebensdauer zu gewährleisten. Sowohl in Windkraftanlagen als auch in Anlagen zur Speicherung von Energie werden Wandler (Umrichter) genutzt, die das Bindeglied zwischen Erzeugungssystem/Speichersystem und dem Netz darstellen. Innerhalb des Projektes sollen die Voraussetzungen geschaffen werden, dass abhängig von den Bedingungen in der Anwendung und den im Umrichter gemessenen Werten eine Voraussage der Restlebensdauer der Leistungselektronik erfolgen kann. Damit kann der nötige Austausch eines Gerätes erkannt und geplant werden und spart so Kosten sowohl beim Anwender als auch beim Hersteller.
Das Projekt AMWind hat als Ziel, die Sicherheit autonomer elektronischer Systeme durch kontinuierliche Zustandsbestimmung zu gewährleisten. Schäden am Frequenzumrichter zählen zu den Hauptverursachern von fehlerbedingten Stillstandzeiten. Aus diesem Grund werden Werkzeuge und Verfahren erforscht, die besser als zuvor und zudem prädiktiv den Zustand und die Restlebensdauer leistungselektronischer Systeme erfassen. Ziel ist es, am Projektende eine Messelektronik und Auswertung zur Verfügung stellen zu können, die eine ausfallssichere Betriebsführung ermöglicht. Die Restlebensdauern werden an die Leitstelle an Land übermittelt, wo im Bedarfsfall eine rechtzeitige Wartung ausgelöst werden kann. Nur die genauen Kenntnisse über Fehlermechanismen, Wechselwirkungen von Materialen bzw. Technologien und deren Einfluss auf die Lebensdauer ermöglichen eine verlässliche Aussage bezüglich der Zuverlässigkeit leistungselektronischer Komponenten. Intensive Untersuchungen der Aufbau- und Verbindungstechnik sind somit Grundlage, um Alterungsmechanismen zu identifizieren und ihre Auswirkungen zum Nachweis darzulegen.
Abwasserpumpen werden derzeit meist in Zweipunktsteuerung betrieben, was große Reibungsverluste und damit auch hohe Energiekosten zur Folge hat. In der ersten Projektphase (AZ 29356/01) wurden deshalb häufig vorkommende Szenarien untersucht und Strategien zur energieoptimalen Förderung von Abwasser mittels drehzahlregelbarer Pumpen bestimmt. Um die Strategien einem Praxistest zu unterziehen, wurde eine Pumpstation mit Steuerungselementen nachgerüstet. Zudem wurden Zulaufmengen erhoben und ausgewertet, da sie bei der Implementierung der Strategien eine große Rolle spielen und zur Bestimmung des Energieeinsparpotenzials genutzt werden konnten. Es zeigte sich, dass durch den optimalen Einsatz eines Frequenzumrichters in der Pumpstation Prerow eine jährliche Energieeinsparung in Höhe von ca. 25% gegenüber der Zweipunktsteuerung erreicht werden kann. Ziel der zweiten Projektphase ist es die Praxistauglichkeit und das theoretisch ermittelte Einsparpotenzial unter Betriebsbedingungen nachzuweisen. Darüber hinaus sollen die bei Einsatz eines Frequenzumformers veränderten Betriebsverhältnisse und aufkommenden Probleme untersucht sowie Lösungsmöglichkeiten entwickelt und umgesetzt werden. In der zweiten Projektphase konnte das theoretisch ermittelte Energieeinsparpotential in Höhe von 25% durch den Einsatz eines Frequenzumrichters in der Praxis nachgewiesen werden. Dabei zeigte sich, dass eine Verminderung der Drehzahl nicht mit einer erhöhten Bildung von Ablagerungen einhergehen muss. Die in der Praxis ermittelte Anlagenkennlinie war sowohl bei einem Frequenzumrichterbetrieb als auch bei der herkömmlichen Zweipunktsteuerung nahezu identisch. Zur weiteren Analyse der Auswirkungen der Drehzahlregelung auf das Sedimentationsverhalten in Druckrohrleitungen sind weitere Tests in Pumpstationen durchzuführen, die nicht über geschnittenes Abwasser verfügen.
1. Vorhabenziel Gesamtziel des Vorhabens ist es, die Vorteile der SiC-Halbleiter für Hochstromanwendungen im höheren Leistungsbereich zu erschließen. Durch neuartige SiC-Leistungsmodule und, hierfür speziell zugeschnittene neue Wechselrichtersysteme, sollen die Kosten gesenkt, der Wirkungsgrad und die Energieeffizienz gesteigert, sowie Bauvolumen und Gewicht der Einheiten gesenkt werden. Gleichzeitig gilt es, die besonderen Applikationsanforderungen der Medizintechnik hinsichtlich Funktionalität, Wirkungsgrad und Lebensdauer sicherzustellen bzw. zu verbessern. Ziel im Teilvorhaben von Siemens Healthcare ist die Gewinnung von Erkenntnissen zur prinzipiellen Eignung, zu den Rahmenbedingungen und zum technisch-wirtschaftlichem Potential des SiC Einsatzes, bei Wechselrichtern in der Medizintechnik. Die Evaluierung wird an einem Demonstrator durchgeführt. Es soll der Machbarkeits- und Wirtschaftlichkeitsnachweis der SiC-Hochstromtechnik für Wechselrichter in der Medizintechnik geführt, sowie erste Grundlagen für eine zukünftige technische Anwendung dieses Ansatzes gelegt werden. 2. Arbeitsplanung Es werden die Anforderungen aus der Medizintechnik definiert und optimale Leistungsmodule konzipiert. Für die von den Partnern realisierten niederinduktiven SiC-Hochstrommodule wird eine passende Wechselrichtertechnik entwickelt und evaluiert sowie ein Wechselrichter Demonstrator realisiert.
Vorhabensziel des Forschungsvorhabens ist die Optimierung des Ertrages von Blockheizkraftwerken. Die Optimierungen setzen dabei an verschiedene Aspekten an. Einerseits ist dies die Verbesserung der Teillastfähigkeit, andererseits ist dies die zeitlich passende Bereitstellung der elektrischen und thermischen Energie. Ein weiterer Punkt ist die aktive Netzstützung zur Verbesserung der Netzqualität. Für die Realisierung der oben genannten Punkte soll das Blockheizkraftwerk mit einem maschinenseitigen und einem netzseitigen Umrichter ausgestattet werden. Außerdem soll die Steuerungstechnik an ein Smart Grid angekoppelt werden. Durch die Anbindung des Generators über einen Umrichter kann das Kennfeld der Verbrennungskraftmaschine voll genutzt werden und so die Betriebspunkte für einen Teillastbetrieb innerhalb des Kennfeldes in Bereiche höheren Wirkungsgrades verschoben werden. Arbeitsplan: Das Projekt ist in7 Arbeitspakete unterteilt. Neben dem Projektmanagement(Arbeitspaket AP1), das die Termin- und Kostenverfolgung beinhaltet, sind sechs Arbeitsschwerpunkte vorgesehen: 2. Konzeptphase, 3. Theoretische Untersuchung, 4. Umbau Frequenzumrichter, 5. Umbau BHKW, 6. Praktische Untersuchung, 7. Publikation und Dokumentation.
Der Transversalflusslinearantrieb, der im Rahmen dieses Vorhabens entwickelt wird. kann z.B. in einem 'Transfersystem' eingesetzt werden, zur Beförderung von Bauteile von einer zur nächsten Bearbeitungsstation. Es kommt besonders auf eine hohe Dynamik bei kleinem Bauraum und beste Synchronisierbarkeit an; beides ist bei dieser neuen Technik gegeben. Da in vielen Fällen auch ferromagnetische Werkstoffe transportiert werden, ist es vom Vorteil, dass die Sekundärteile des Antriebs nicht magnetisch sind. Die benötigten Nennvortriebskräfte werden bei ca.1000 N bis 4000 N liegen. MACCON wird die Leistungselektronik für den Motor entwickeln. Um eine möglichst kompakte Einheit zu schaffen, wird der Umrichter in den Linearmotor integriert. Die Steuerungsbefehle und Energieversorgung des Motors bzw. Umrichters werden über eine kontaktlose Energieübertragung erfolgen. Damit entfallen lange Zuleitungen zwischen Motor und Frequenzumrichter. MACCON wird die Forderungen an die Leistungselektronik und Energieübertragung mit den Projektpartnern erarbeiten. Nachdem die Machbarkeit des Gesamtsystems nachgewiesen ist, wird mit der Entwicklung der Leistungs- und Steuerungselektronik begonnen. Die Hardware wird entworfen und hergestellt; parallel hierzu wird die erforderliche Firm- und Software für den Betrieb des Umrichters entwickelt. Nach Inbetriebnahme wird der Demonstrator des Umrichters gemeinsam mit dem Linearmotor in Labor- und Feldtests erprobt und optimiert.
Schwerpunkt der Forschung des IALB ist die Realisierung eines innovativen, ressourcen- und energieeffizienten Linearantriebssystem auf Basis der Transversalflusstechnologie. Im besonderen Fokus liegt dabei die Optimierung der Kraft-/Leistungsdichte und der Konstruktion des Verfahrensweges ohne Wicklungen was Einsparung von Kupfer bedeutet - und ohne Permanentmagneten - was Einsparungen hinsichtlich Selten-Erden-Metalle bedeutet. Der Linearmotor wird mit einem integrierten Frequenzumrichter ausgestattet, der die Rückgewinnung der Bremsenergie erlaubt, wodurch nicht nur der Wirkungsgrad, sondern der tatsächliche Energieverbrauch sinkt. Dazu werden neue Fertigungstechnologien und Prozessketten erforscht, um den Motor kostengünstig und kundenorientiert herzustellen und damit den Markteintritt zu erleichtern. Die Partner erstellen mit dem Endanwender ein Anforderungsprofil. Darauf basierend wird der Magnetkreis ausgelegt und die mechanische Konstruktion geplant, wobei iterativ eine Optimale Lösung bezüglich, Verlustleistung, Materialauswahl von hart- und weichmagnetischen Materialien sowie Sättigungs- und Temperaturverhalten, Fertigung und vor allem Wirtschaftlichkeit angestrebt wird. Gleichzeitig wird ein spezieller Umrichter entwickelt, der die für einen Gleichlauf benötigten nicht sinusförmigen Stromformen einprägen kann. Nachdem die Machbarkeit des Gesamtsystems nachgewiesen ist, wird mit dem Aufbau des Prototyps begonnen, der dann in Labor- und Feldtests weiter untersucht wird.
Ziel des Gesamtprojektes ist es, ein masse-, volumen- und kostenreduziertes Luftversorgungsmodul zu entwickeln und durch angepasste Parameter den Brennstoffzellensystemwirkungsgrad und damit die Effizienz des Systems insbesondere im Teillastbereich anzuheben. Für BorgWarner steht die Weiterentwicklung des Frequenzumrichters im Mittelpunkt des Forschungsinteresses. Ziel ist es, für diesen ein bauraumreduziertes serientaugliches Konzept zu erarbeiten, das den hohen Ansprüchen der OEM bezüglich Robustheit, Einsatzbedingungen und Kosten erfüllt. Die Projektdurchführung ist in 3 Phasen untergliedert. In Projektphase 1 wird zunächst ein Anforderungsprofil für das Verdichtermodul gemeinsam mit dem Projektpartner Volkswagen erarbeitet. Eine erste Umsetzung des Profils in Komponenten erfolgt in einem A-Muster, das aufgebaut und erprobt wird. Nach Untersuchung der Bauteile im Komponentenprüfstand beim Projektpartner wird das Anforderungsprofil für ein B-Muster formuliert (Phase 2). Das Verdichtermodul B wird ebenfalls konzeptioniert, aufgebaut und getestet. Die Erkenntnisse der Erprobung fließen schließlich in das Konzept für das Verdichtermodul C ein (Phase 3).
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 14 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 14 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 14 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 14 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 1 |
| Webseite | 13 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 9 |
| Lebewesen & Lebensräume | 3 |
| Luft | 4 |
| Mensch & Umwelt | 14 |
| Wasser | 4 |
| Weitere | 14 |