Preisträger

Transformator und Batteriespeichersystem clever verbunden

Laborarbeitsplatz mit zwei Leistungselektronik-Platinen, die über zahlreiche farbige Messleitungen mit Labornetzteilen und einem Oszilloskop verbunden sind. Daneben liegen ein Lötkolben, Lötzinn, eine Drossel mit Kupferwicklung und ein Motorgehäuse.

Drei junge Männer stehen nebeneinander in einem Elektroniklabor und lächeln in die Kamera. Hinter ihnen ein Versuchsaufbau mit Platinen, Oszilloskop und Labornetzteil.

Ein junger Mann beugt sich über einen Laborarbeitsplatz und arbeitet mit einem Werkzeug an einer Leistungselektronik-Platine. Auf dem Tisch stehen Labornetzteile, eine Lötstation und ein Multimeter.

Eine Person sitzt an einem Laborarbeitsplatz und hält in einer Hand einen Ferritkern, in der anderen eine Spule mit Kupferwicklung. Vor ihr liegen mehrere Platinen mit Messleitungen.

Nahaufnahme einer großen grünen Leiterplatte mit vielen Leistungshalbleitern, Bauteilbeschriftungen und grünen Schraubklemmen, an die farbige Leitungen angeschlossen sind.

Nahaufnahme einer selbstgewickelten Drossel: zwei Kupferwicklungen auf weißem Spulenkörper mit Metallkern, angeschlossen über rote und schwarze Messleitungen.

Schematische Darstellung eines Lastwagens: Im Fahrzeugumriss liegt eine CHB-Batterie aus drei Reihen einzelner Zellmodule, deren Grundschaltung als Vollbrücke mit vier Transistoren vergrößert dargestellt ist. Über Schalter lassen sich die Stränge entweder mit dem dreiphasigen Netz (GRID) oder mit dem Antriebsmotor verbinden.

Transformatoren wandeln elektrische Energie bislang vor allem passiv von einer Spannungsebene auf eine andere. Das Fachgebiet Leistungselektronik der Universität Kassel entwickelt einen neuen Ansatz: einen kompakten, intelligenten Halbleiter-Transformator mit integriertem Batteriespeicher.

Das System verbindet Spannungswandlung und Energiespeicherung in einem Gerät. Überschüssiger Strom aus erneuerbaren Energien kann gespeichert und bei Bedarf wieder abgegeben werden. Gleichzeitig kann der intelligente Transformator zur Stabilisierung des Stromnetzes beitragen und beispielsweise in Schnellladestationen für Elektrofahrzeuge oder industriellen Microgrids eingesetzt werden.

Die Kombination aus Hochfrequenz-Transformator, modularen Leistungselektronik-Bausteinen und dezentraler Steuerung reduziert Platz- und Rohstoffbedarf deutlich. Durch den Hochfrequenzbetrieb lässt sich der Transformator wesentlich kompakter bauen, die modulare Architektur ermöglicht zudem eine flexible Anpassung an unterschiedliche Leistungsanforderungen.

Nach umfangreichen Computersimulationen entsteht derzeit ein Hardware-Prototyp im Labormaßstab. Ziel ist eine skalierbare Technologie, die leistungsfähige Netzinfrastruktur kompakter, ressourcenschonender und wirtschaftlicher macht – und damit neue Möglichkeiten für die Integration erneuerbarer Energien und die Elektrifizierung eröffnet.

Nachwuchs

Hauptverantwortlich

Universität Kassel – Fachgebiet Leistungselektronik

Wilhelmshöher Allee 71
34121 Kassel

Telefon: +49 561 804-6344
E-Mail: sekretariat.le@uni-kassel.de

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