Dresdner Forscher sorgen für mehr Spannung bei Offshore-Windkraftanlagen

Dresden – Auf dem Weg vom Generator zum Umrichter einer Windenergieanlage entstehen bei der Übertragung der elektrischen Energie erhebliche Verluste. Um diese Verluste insbesondere bei Offshore-Turbinen zu reduzieren, wollen Wissenschaftler der TU Dresden die Strom-Spannung erhöhen.

Wenn die Generatorspannung verdoppelt wird, können die Verluste auf dem Weg vom Generator im Kopf zum Umrichter im Fuß der Windkraftanlage um bis zu drei Viertel verringert werden, heißt es in einer Mitteilung der Technischen Universität (TU) Dresden. Genau das versuchen die Forscher nun in Kooperation mit den Industriepartnern F&S Prozessautomation und Semikron. Doch die Verdopplung der Spannung reicht den ambitionierten Forschern nicht aus.

Von 1.000 auf 6.600 Volt

Im Verbundprojekt „Robuste und energieeffiziente Leistungselektronik für Offshore-Windenergieanlagen (MLUoff)“ schaffen Forscher der Professur Leistungselektronik des Elektrotechnischen Instituts der TU Dresden und der Industriepartner F&S Prozessautomation und Semikron nun gemeinsam die technischen Voraussetzungen, um die Generatorspannung von derzeit 1.000 Volt auf über 6.600 Volt zu steigern.

Um den Sprung auf mehr als 6.600 Volt zu schaffen, entwickeln die Projektpartner einen modular aufgebauten Umrichter, der diese hohe Spannung mit Hilfe von intelligenten leistungselektronischen Bausteinen vor der Netzeinspeisung wandelt. Der Aufbau aus einzelnen Umrichterzellen ermöglicht nicht nur eine Anpassung an verschiedene Generatorspannungen, sondern gewährleistet auch eine hohe Anlagenzuverlässigkeit bei Ausfällen einzelner Zellen, heißt es von Seiten der TU Dresden.

Hohe Zuverlässigkeit notwendig

Diese Anlagenzuverlässigkeit sei notwendig, da die Anlagen für Reparaturen auf hoher See schwer zugänglich sind. Die Systemredundanz solle zudem gewährleisten, dass die Funktion der Windenergieanlage auch beim Ausfall einzelner Zellen bis zum nächsten planmäßigen Service in Betrieb gehalten werden könnten und das zu konkurrenzfähigen Kosten.

Bis zum Ende der Projektlaufzeit 2017 wollen die Projektpartner hierfür gemeinsam Lösungen finden und das neue Prinzip an einem verkleinerten Modell des Umrichters am Elektrotechnischen Institut der TU Dresden demonstrieren.

Das Projekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen der Förderbekanntmachung „Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES) Teil 2: Elektronik für die Energie der Zukunft“ mit insgesamt 2,86 Millionen Euro gefördert und ist Teil des Programms „IKT2020 - Forschung für Innovationen“.