IWES: 11,5 Mio. € Förderung für neues Lastprüfsystem für Leistungselektronik

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11,5 Mio. € Förderung erhalten Wissenschaftler der Universität Bremen und des Fraunhofer-Institut für Windenergie und Energiesystemtechnik (IWES) in Bremerhaven zur weiteren Erforschung der Lebensdauer der Leistungselektronik von Windenergieanlagen.

Gemeinsam mit Industriepartnern erforschen sie in den kommenden drei Jahren im Verbundprojekt „Multidimensionale Belastungen der Hochleistungselektronik von Windenergieanlagen“ – kurz „HiPE-WiND“ – wie sich die reale Lebensdauer der Leistungselektronik unter vielfältigen Einflüssen verändert.

„Wir wollen die Faktoren besser kennenlernen, die die Lebensdauer der Leistungselektronik beeinflussen“, erklärt Professor Bernd Orlik vom Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) der Universität Bremen. Die Ausfallursachen sollen grundlegend erforscht werden und die zu entwickelnden Konzepte für eine Optimierung der Robustheit von Leistungselektronik umfangreich im Labor untersucht werden, heißt es seitens des IWES.

Fokus auf Offshore-Anlagen

Dabei legen die Wissenschaftler den Fokus auf Offshore-Windenergieanlagen. Dort komme es aufgrund der natürlichen Belastungen noch stärker auf eine hohe Zuverlässigkeit an. Nicht zuletzt deshalb, weil Reparaturen auf See aufwendiger und damit kostenintensiver sind als bei Onshore-Anlagen. „Bislang ist noch zu wenig darüber bekannt, wie die speziellen Umweltbedingungen und Betriebssituationen, denen die jeweilige Leistungselektronik dort ausgesetzt ist, sich auf die Lebensdauer auswirkt“, so Orlik.

Bei den Laboruntersuchungen werden komplette Umrichtersysteme im Multi-Megawattbereich den unterschiedlichen Belastungen ausgesetzt. Eine große Rolle spielen dabei die Konstruktionsvarianten der Stromrichter-Hersteller sowie die eingesetzten Bauteile und Komponenten, aber auch die Kühl- und Belüftungskonzepte.

Partner aus der Industrie mit an Bord

Im Ergebnis wollen die Forscher effiziente Testprozeduren herausarbeiten, aber auch Hinweise auf Schwachstellen in der Systemhardware finden und analysieren. Durch die gezielte Beeinflussung der elektrischen Belastungen innerhalb der Anlage – also „smarte Betriebsführungsstrategien“ – will man eine Erhöhung der Umrichterlebensdauer erreichen.

Um zu fundierten und gleichzeitig anwendungsnahen Ergebnissen zu kommen, arbeiten Wissenschaft und Industrie bei „HiPE-WiND“ eng zusammen. Neben dem genannten IALB und dem Fraunhofer IWES sind die Unternehmen Enercon (Wobben Research and Development) GmbH, Breuer Motoren GmbH und wpd windmanager GmbH & Co. KG am Verbundprojekt beteiligt.

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