Das Projekt "Teilvorhaben Siemens: Zuverlässigkeit und Effizienz des Fixed-Reference-Frame" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Offshore-Windparks spielen eine wichtige Rolle bei einer weitgehend regenerativen elektrischen Energieversorgung. Für Windparks in der Nordsee ist wegen der großen Entfernung zum Verbundnetz eine Anbindung über Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) erforderlich. Die heute eingesetzte Technik mit selbstgeführten Umrichtern ist jedoch mit 2 Herausforderungen verbunden: Die Umrichter benötigen seeseitig trotz der VSC-Technik immer noch viel Platz und damit eine sehr große und teure Plattform. Das von der seeseitigen HGÜ-Station gebildete Netz ist relativ schwach, bei ausgedehnten Windparks kann es dadurch zu Stabilitätsproblemen kommen. Ziel des Projektes ist die Erforschung eines Regelungsverfahrens, mit dem die Windenergieanlagen selbst das Netz bilden können. So können sowohl sehr einfache ungesteuerte Gleichrichter für die HGÜ zum Einsatz kommen als auch große Netze stabil betrieben werden. Dies trägt dazu bei, die Kosten für Offshore-Windparks zu senken und die Verfügbarkeit zu verbessern. Grundidee ist es, die Information über den Winkel des Netzspannungszeigers nicht mehr aus der Messung der Spannung an den Umrichterklemmen zu gewinnen, sondern als feste Referenz von außen zuzuführen. Der Lehrstuhl für Leistungselektronik und Elektrische Antriebe der Universität Rostock ist Gesamtprojektleiter und inhaltlich für die Arbeitspakete 2 'Systemsimulation' und 3 'Modellanlage' verantwortlich. Schwerpunkte sind die Simulation komplexer Windparks mit hybriden und multiplen HGÜ-Anbindungen und die praktische Erprobung an einer Anlage im Modellmaßstab. Die Business Unit Power Transmission Solutions des Energie-Bereichs der Siemens AG verantwortet die Arbeitspakete 4 'Konzept zur Erzeugung des Fixed Reference Frame' und 5 'Festlegungen Grid-Code'. Schwerpunkte sind die Sicherstellung von Zuverlässigkeit und Wirtschaftlichkeit, sowie die Praxisrelevanz aller zu treffenden Annahmen. Veränderungen des Grid Codes sind mit Pilotkunden und Behörden zu diskutieren.
Das Projekt "Teilvorhaben: Rotationsfeste Leistungselektronik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Elektrotechnisches Institut, Professur für Elektrische Maschinen und Antriebe durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist mit einer zu entwickelnden kontaktlosen elektronischen Erregung von Turbogeneratoren mit Haupt- und Hilfserregermaschinen die zukünftigen Anforderungen von Grid Codes und Smart Grids zu erfüllen, die an eine dynamische Erregung von Generatoren gestellt werden. Damit werden moderne Generatoren, die z.B. in Gas- und Dampfkraftwerk Anwendung finden, in die Lage versetzt, entscheidend zur Netzstabilität beizutragen, die durch fluktuierende Energieeinspeiser wie Wind- und Solarkraftwerke beeinträchtigt wird. Zur Vermeidung wartungsintensiver kontaktbehafteter Realisierungen wird eine Lösung angestrebt, die vorhandene Energiespeicher auf dem Rotor mit Hilfe moderner steuerbarer Halbleiter-Leistungsbauelemente nutzt, um eine schnelle Auf- und Enterregung des Generatorfelds zu realisieren. Durch Bau und Test eines Prototyps sollen die Vorteile dieser Variante nachgewiesen werden. Nach der Spezifikation der Anforderungen durch die industriellen Verbundpartner sollen Schaltungstopologien und verschiedene Leistungshalbleiter verglichen werden. Nach einer Grundsatzentscheidung erfolgt die Konzeptionierung und der Bau der Gate-Treiber, der Ansteuerelektronik, sowie eines Überwachungs- und Schutzeinrichtungssystem. Ein Forschungsmuster soll in Zusammenarbeit mit den Industriepartnern entstehen. Der aktive Gleichrichter ist am Prüfstand elektrisch und mechanisch zu prüfen und die Ergebnisse sind wissenschaftlich zu bewerten.