Siemens Modulare Leistungselektronik vergrößert regenerative Energieausbeute

Siemens hat mit der TU Dresden un der Universität der Bundeswehr München einen Mittelspannungsumrichter für die Einspeisung elektrischer Energien in Energieversorgungsnetze erforscht. Erkannte Verbessungspotenziale wurde anhand eines Demonstrators erfolgreich umgesetzt. Die Ergebnisse werden in die nächste Produktgeneration einfließen.

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Der Schlüssel für eine effiziente Nutzung regenerativer Energiequellen sind leistungselektronische Einspeisestromrichter. Sie sorgen dafür, dass der von Wind- oder Solaranlagen erzeugte Strom auf die richtige Frequenz und Spannung gebracht wird, bevor er in das Netz eingespeist werden kann. Aktuell kommen hierfür Niederspannungsumrichter bis zu 690 Kilovolt zum Einsatz. Bei diesen geht jedoch durch die für die Einspeisung benötigten Netzfilter und Transformatoren ein erheblicher Teil der erzeugten Energie für den Endverbraucher verloren. Hinzu kommt, dass durch die immer größeren Anlagenleistungen – speziell im Offshore-Bereich – die verwendeten Leistungshalbleiter an ihre technischen Grenzen stoßen, so dass der Einsatz von Mittelspannungsumrichtern von zwei bis zehn Kilovolt wirtschaftlich und technisch sinnvoll wird.

Mittelspannungsumrichter kommt ohne Netzfilter und Transformatoren aus

In dem Forschungsvorhaben ‚Mittelspannungsumrichter auf der Basis einer neuartigen Schaltungstopologie (M2C – Modular Multilevel Converter) für die Einspeisung elektrischer Energie in Versorgungsnetze’ wurde ein modular aufgebauter Mittelspannungsumrichter konzipiert und praktisch umgesetzt, der erstmalig ohne zusätzliche Netzfilter oder Transformatoren auskommt. Ein solcher Umrichter kann somit deutlich energieeffizienter und mit geringerem Materialeinsatz als heute übliche Geräte ausgeführt werden. Bezogen auf eine Windkraftanlage mit einer Nennleistung von drei Megawatt können durch den effizienten Umrichter zusätzlich etwa 24.000 kWh elektrische Energie pro Jahr und Windkraftanlage ins Netz eingespeist werden. Hochgerechnet auf einen Windpark mit 50 Windrädern ließen sich mit der neuen Technik etwa 400 Haushalte mehr als bisher mit Strom versorgen.

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