Zur Gewährleistung der Netzsicherheit und Bewältigung der 50,2 Hz Problematik sieht die im Mai 2012 vom Bundeskabinett verabschiedete Systemstabilitätsverordnung die Umrüstung von ca. 350.000 PV-Bestandsanlagen mit einer installierten Leistung von ca. 14 GW bis Ende 2014 vor. In diesem Rahmen wurde Ecofys von den deutschen Übertragungsnetzbetreibern beauftragt den Umrüstungsablauf zu unterstützen. Gemeinsam mit den Übertragungsnetzbetreibern erstellte Ecofys mehrere Listen, welche als Grundlage für die Planung und das Monitoring für die Umrüstung der PV Bestandsanlagen fungierten. Ecofys fragte dazu auch die notwendigen Daten von Wechselrichterherstellern ab und unterzog alle Daten einer Plausibilitätsprüfung. Zusätzlich wurden die erstellten Listen während der gesamten Umrüstung gemäß der Systemstabilitätsverordnung bei Bedarf aktualisiert.
Ziel des Gesamtvorhabens ist die Entwicklung, Optimierung und der Aufbau eines Hochdrehzahl-Antriebsstrangs für die Anwendung in elektrifizierten Automobilen. Durch eine Verdreifachung der Motordrehzahl gegenüber dem Stand der Technik lassen sich das Motorvolumen und die Motormasse in etwa halbieren und die Motorkosten somit ca. um 30 Prozent senken. Ziel des Teilvorhabens ist die Entwicklung der Leistungselektronik für die Fahrzeugwechselrichter dieses Super-Hochdrehzahl-Konzept. Durch Anpassung der Software und Leistungshalbleiter werden die Wechselrichter für den Betrieb der Hochdrehzahlantriebe ertüchtigt. Um das System aus 2 Antriebssträngen in den Laboren der Universitäten Hannover und München überhaupt testen zu können, ist die Nachbildung der Fahrzeugbatterie nötig. Hierfür baut Lenze zwei an die jeweiligen Laborbedingungen angepasste Gleichspannungsquellen auf, die die Fahrzeugwechselrichter mit Energie versorgen. Arbeitsplan Ausgangspunkt der Konzeption der Wechselrichter ist die Festlegung der Schnittstellen in Abhängigkeit von den Auslegungsparametern des Antriebssystems. Daran schließt sich die simulative Untersuchung der Eignung verschiedener Leistungshalbleiter in Kombination mit unterschiedlichen Modulationsverfahren zur Realisierung hoher Ausgangsfrequenzen an. Die ermittelten Kenngrößen fließen in die Berechnung der Wirkungsgradkennfelder der universitären Partner ein. Danach wird die Prozessrechner-Struktur des Umrichters und mittels modellbasierter Codegenerierung die Software angepasst. Die auf der Basis der Spezifikationen gefertigte Wechselrichter werden in den Prüfstand integriert und aus den Versuchsergebnissen etwaige Modifikationen abgeleitet. Die Gleichspannungsquellen werden im Unterauftrag gefertigt und ebenfalls in den Prüfstand integriert.
Das vorgeschlagene Verbundvorhaben befasst sich mit der Aufrechterhaltung eines stabilen Verbundsystemverhaltens bei hoher Durchdringung mit Umrichtern. Mit dem fortschreitenden Ausbau der Erneuerbaren Energien und der Integration von elektrischen Speichern wandeln sich die technologischen Grundlagen der Netztechnik fundamental. Ziele des Vorhabens sind die Erarbeitung, Simulation, Analyse, Umsetzung und Erprobung neuer Ansätze für die Regelung von Umrichtern am Netz mit Blick auf die heutigen und zukünftigen Anforderungen an ein stabiles und robustes Verbundsystemverhalten. Der Fokus des Fraunhofer ISE im Vorhaben 'Verbundnetz Stabil' liegt auf der Stromrichtertechnologie und zwar auf der Entwicklung konkreter Regelungsalgorithmen für Stromrichter sowie deren Erprobung in Hinblick auf die stabilisierende Wirkung im Verbundnetz. Es ist das Ziel nachzuweisen, dass ein zuverlässiger Netzbetrieb mit einem sehr hohen Stromrichteranteil möglich ist. Es werden zunächst die stabilitätsrelevanten Eigenschaften von verschiedenen Erzeugungstechnologien, wie Synchrongeneratoren und Wechselrichter, analysiert. Zu diesem Zweck werden auch detaillierte Simulationsmodelle erstellt. Kernziel ist die Entwicklung neuartiger spannungseinprägender Regelverfahren. Deren Auswirkung auf ein stabiles Systemverhalten in einem umrichterbasierten Verbundsystem soll simulativ und mittels praxisnaher Tests analysiert werden. Daraus werden sinnvolle funktionale Vorgaben für netzstabilisierende Umrichter abgeleitet. Die Erprobung erfolgt anschließend an Hand eines aufzubauenden Modellnetzes im Megawattmaßstab sowie in einem realen Industrienetz.
Die Ziele des Projekts sind die Konzeption und der Aufbau eines Demonstrators zur Erbringung von Momentanreserve als Systemdienstleistung für Betreiber von Energieversorgungsnetzen sowie die Erforschung seines Verhaltens in der Praxis und dessen Bewertung in Bezug auf den vorgesehenen späteren Einsatzbereich. Abgerundet wird das Projekt durch den Entwurf und die Evaluierung von Verwertungsmöglichkeiten und möglichen Geschäftsmodellen für die Erbringung von Systemdienstleistungen. Das Teilvorhaben 'Steuerelektronik, Software-Plattform und Gesamtintegration' hat zum Ziel, die Steuerelektronik für den Wechselrichter zu konzipieren und zu validieren sowie eine Software-Plattform für die Implementierung der vom EFZN zu untersuchenden Steuer- und Regelverfahren bereitzustellen. Für die Analyse des Feldtestbetriebs werden die erforderlichen Datenlogger-Funktionen erarbeitet und in die Wechselrichtersteuerung integriert. Weiterhin wird die Gesamtintegration der Teilkomponenten des Demonstrators im Rahmen dieses Teilvorhabens erarbeitet und durchgeführt. Festlegung eines Lastenheftes für Leistungselektronik, Steuerelektronik, Netzanbindung, Kühlsystem und Prüfstand. Konzeption der Leistungselektronik. Erforschung und Validierung von Auslegungsdaten. Erarbeitung und Erforschung der Eigenversorgung des Wechselrichters, des Schaltschrankes, der Steuerelektronik, ihrer Schnittstellen, des Bussystems, der Anschlusstechnik, des Netzfilters, der Messwerterfassung, des Schutzkonzeptes gegen Netztransienten, der Filtermaßnahmen gegen Gleichtaktspannungen, des integrierten Kühlkonzeptes für Batterie und Wechselrichter, des Prüfstandes. Inbetriebnahme eines Piloten des Gesamtsystems und seine Erforschung und Validierung. Inbetriebnahme des Gesamtsystems für den Feldtest und seine Erforschung und Validierung. Kosten-Nutzen-Analyse. Technische Bewertung der Realisierbarkeit von Use-Cases sowie Erprobung von Anwendungsszenarien an den Prüfaufbauten.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. AP1: Die Munich Electrification GmbH trägt die daraus abgeleiteten Anforderungen bzw. den vollständigen Zielkatalog für die Subkomponente 'Steuergerät' bei. AP2: - Auswahl Hauptprozessor / E/E Plattform - SW Architektur - Anlagensicherheit - Definition Schnittstellen - Sichtung und Berücksichtigung Normen AP4: Entwicklung HW - Schnittstellendefinition - HW Konzeption - Schaltplanerstellung - Leiterplatten Layout, Gerberdaten - Implementierung Schnittstellen - Kapselung & Umsetzung der generischen Schnittstelle zu Wechselrichter - Kapselung & Umsetzung der generischen Automotive Schnittstelle zur Batterie Entwicklung SW - Implementierung generische Wechselrichter-Schnittstelle - Integration von Regelalgorithmen - Implementierung der 3 stufigen Software-Umsetzung Real Time Operating Systems (RTE). AP5: - Umsetzung Restbussimulation - Umsetzung UDS Schnittstelle - Regelung mehrerer Batteriesysteme - Balancing Strategie - Sicherheit des Batteriepacks. AP6: - Validierung der Wechselrichterschnittstelle - Validierung der Batterieschnittstelle - HiL und SW Modul Tests AP 7: - Wirtschaftlichkeitsbetrachtung - Definition Zielkosten - Aufsetzung GuV.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert und umgesetzt. Dabei bleiben alle Funktionen der Batterie (Effizienz, Sicherheit und Wirtschaftlichkeit) bestehen und die Batterie bildet zusammen mit dem Koppelelement einen stationären Energiespeicher mit einheitlicher elektrischer und logischer Schnittstelle. Der DC-DC-Wandler des Koppelelements wandelt die Spannung der Automotive-Batterie hocheffizient auf das für den Netzumrichter notwendige Niveau, wodurch die batterieseitigen Sicherheitsspezifikationen eingehalten und gleichzeitig ein kostenintensiver Netztrafo eingespart werden. 1 Entwicklung Gesamtkonzept 2 Entwicklung DC/DC-Wandler 2.1 Entwicklung von zwei Konzeptvarianten für DC-DC-Wandler 2.2 Entwicklung des Zielkonzeptes für den DC-DC-Wandler 3 Entwicklung der magnetischen Komponente 3.1 Erforschung von zwei Konzeptvarianten der magnetischen Komponente 3.2 Entwicklung Zielkonzept der magnetischen Komponente 4 Entwicklung Steuergerät 4.1 Hardware- und Software-Entwicklung Steuergerät 4.2 Wechselrichterschnittstelle - Konzept, Implementierung, Validierung 5 Regelungskonzepte für heterogene stationäre Speichersysteme 5.1 Betriebsoptimierte Regelung für heterogene Speichersysteme 5.2 Generische Batterieschnittstelle - Konzeption und Implementierung 6 Entwicklung und Validierung Gesamtsystem 6.1 Entwicklung Gesamtsystem 6.2 Validierung und Optimierung Gesamtsystem 7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8 Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse.
Im Verbundvorhaben UnABESA sollen stationäre Energiespeicher auf Basis von Energiespeichern aus automobilen Anwendungen entwickelt werden, ohne in die Speicher- bzw. Zellarchitektur selbst einzugreifen, also ohne den Hochvoltspeicher zu zerlegen, neuen Entwicklungsaufwand in die Elektronikkomponenten zu stecken und die Zertifizierung zu verlieren. Im Vorhaben wird dazu die Schnittstelle zwischen automobilem Energiespeicher und stationärem Wechselrichter über ein intelligentes bidirektionales Koppelelement optimal konzeptioniert, entwickelt und umgesetzt. 1 Entwicklung Gesamtkonzept 3 Entwicklung der magnetischen Komponente 3.1 Erforschung von zwei Konzeptvarianten der magnetischen Komponente 3.2 Entwicklung Zielkonzept der magnetischen Komponente 6 Entwicklung und Validierung Gesamtsystem 6.1 Entwicklung Gesamtsystem 6.2 Validierung und Optimierung Gesamtsystem 7 Wirtschaftlichkeitsbetrachtung 8 Aufbereitung und Kommunikation der Ergebnisse
Das übergreifende Ziel des Projekts HI-LEVEL ist die Erforschung eines neuartigen Aufbaukonzepts für die Antriebselektronik von Motoren in Elektrofahrzeugen. Der gesamte Aufbau soll kompakt mit geringer Baugröße erfolgen, so dass eine Montage direkt am Elektromotor möglich ist. Die Basis hierfür bietet eine Hochstromleiterplatten-Technologie mit strukturiertem Cu-Kern. Im AP1 werden zunächst die Anforderungen und Spezifikationen des aufzubauenden Systems festgelegt. Anschließend (AP2) werden Systemkonzepte zu Schaltungen d.h. insbesondere leistungselektronische Topologien festgelegt. Leistungshalbleiter werden auf Bauteilebene analysiert und mit der Erforschung neuer Verbindungsmaterialien abgestimmt. Hierbei wird die parallele Bereitstellung einer leistungsfähigen Aufbau- und Verbindungstechnik eine wichtige Rolle spielen. Es ist ebenfalls die Modulintegration in Hochstromleiterplattentechnik bis hin zum Transfer der neuen Erkenntnisse in industriell nutzbare Prozesse vorgesehen. Eine abschließende Bewertung der Robustheit erfolgt ebenso wie Messungen an Testvehikeln in enger Abstimmung des Konsortiums.
Die wesentliche Komponente im Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs ist der Wechselrichter. Ziel ist es den Wechselrichter in kompakter Bauform zu erhalten, um ihn bei höchster Anforderung an dessen Zuverlässigkeit direkt am Motor zu integrieren. Insbesondere bei Hybridfahrzeugen ist eine deutliche Verringerung des Bauvolumens für eine flexible und montagefreundliche Systemauslegung dringend erforderlich. Neben den Anforderungen an elektrische Zuverlässigkeit, Energieeffizienz, hohe Lebensdauer und kompakte Bauweise besteht auch ein hoher Druck, die Herstellungskosten niedrig zu halten. Dies soll durch den Einsatz kostengünstiger Leiterplatten erreicht werden. Die Schwerpunkte der Arbeiten der Daimler AG im Projekt sind die Definition der Kfz-Anforderungen an einen Demonstrator, die Optimierung des Einbau- und Entwärmungskonzepts, die Bewertung unterschiedlicher Leistungsendstufen, sowie die Validierung des Demonstratoraufbaus.
Im Projekt GaNMobil soll die Anwendung von GaN-Halbleiterbauelementen in Leistungselektronikmodulen für elektrische Antriebe in Elektrofahrzeugen erforscht werden. Zu diesem Zweck werden schnellschaltende GaN-Halbleiter für diese Anwendung angepasst und in ein neuartiges Leistungselektronikmodul integriert. Mit einer sehr niederinduktiven Modulstruktur und einer gesinterten Aufbau- und Verbindungstechnik auf Folienbasis wird ein zuverlässiger und effizienter Betrieb in einem hochintegrierten Wechselrichter auch bei erhöhten Umgebungstemperaturen erreicht. Dafür beabsichtigen drei Industriepartner unterstützt durch zwei Forschungspartner systemgrenzen-übergreifend zukünftige Technologielösungen gemeinsam zu entwickeln, zu verifizieren sowie Optimierungsansätze abzuleiten und umzusetzen.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 47 |
| Wissenschaft | 8 |
| Zivilgesellschaft | 1 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 47 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 47 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 47 |
| Englisch | 1 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Dokument | 1 |
| Keine | 16 |
| Webseite | 30 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 12 |
| Lebewesen und Lebensräume | 15 |
| Luft | 19 |
| Mensch und Umwelt | 47 |
| Wasser | 6 |
| Weitere | 47 |