18. April 2023

Mehr Strom aus einer Windenergieanlage zu erhalten, indem die vor das Stromnetz geschalteten Umrichter optimiert werden, war Ziel des Forschungsprojekts WindUmEta. Das Ergebnis des Projektteams ist vielversprechend.

Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unter Koordination der Universität Rostock haben ein innovatives Steuerungsverfahren entwickelt, das die Leistung der eingesetzten konventionellen Umrichter erhöht. Die Grundidee: Mehrere parallelgeschaltete Umrichter werden koordiniert getaktet. Indem die Geräte aufeinander abgestimmt sind, bleibt der Strom in einer vorgegebenen Bandbreite – gleichzeitig wird die Anzahl der erforderlichen Schalthandlungen minimiert. Dadurch sinken die Verluste, die üblicherweise beim Umwandeln von Strom entstehen.

„Bisher takten die parallelen Umrichter unabhängig voneinander. Beim neuen Verfahren sorgt eine zentrale Steuerung für optimierte Schaltvorgänge.“ Projektleiter Prof. Dr.-Ing. Hans-Günter Eckel, Universität Rostock

Durch experimentelle Tests im Labor der Universität Rostock haben die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler zunächst die Vorteile der neuen Steuerung demonstriert. Bereits bei vier parallel geschalteten Umrichtern zeigten sich reduzierte Verluste. Perspektivisch, bei leistungsstärkeren Windenergieanlagen, können noch weitere Umrichter dazu geschaltet werden. „Das wird den Vorteil der neuen Steuerung sogar noch erhöhen“, so Professor Eckel.

Reale Messungen haben Vorteile des neuen Verfahrens bewiesen

Um die Ergebnisse zielgerichtet verwerten zu können, haben die Projektpartner das Verfahren in einem weiteren Schritt auf die Zielhardware des Windenergieanlagenherstellers und Projektpartners Enercon übertragen. Hilfreich war ein vorhandener Prüfstand bei dem Windenergieanlagenhersteller, durch den die Projektpartner die Vorteile ihres Verfahren in realen Messungen validieren konnten.

Nach dem erfolgreichen Projektabschluss muss jetzt nachgewiesen werden, dass das neue Steuerungsverfahren auch in allen erdenklichen Betriebssituationen robust arbeitet. „Für den Standort Deutschland ist es von zentraler Bedeutung, durch derartige Innovationen den technischen Vorsprung im Bereich erneuerbarer Energien zu halten“, so Professor Eckel. (mb)

Zugrundeliegendes Umrichterkonzept

Basis der erfolgreichen Steuerung ist ein Zweipunktumrichter mit konventionellen IGBTs. Ein IGBT (kurz für Insulated-Gate Bipolar Transistor) ist ein Leistungstransistor, der innerhalb des Umrichters als elektronischer Schalter eingesetzt wird. Durch das Takten der IGBTs ist es möglich, Frequenz und Amplitude der Ausgangsspannung des Umrichters flexibel zu steuern. IGBTs zeichnen sich durch ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis und ihre sehr gute Robustheit und hohe Zuverlässigkeit aus. IGBT-Spannungszwischenkreis-Umrichter gelten als Schlüsselkomponenten für die regenerative Energieerzeugung.

WindUmEta

För­der­kenn­zei­chen: 03EE2005A-C

Projektlaufzeit
01.04.2019 31.03.2023 Heute ab­ge­schlos­sen

The­men

Windenergie Anlagentechnik

För­der­sum­me: 1.752.348 Euro

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