Das schleswig-holsteinische Innovationcluster „Leistungselektronik für Regenerative Energieversorgung“ am Itzehoer Fraunhofer-Institut für Siliziumtechnologie (ISIT) kann seine Arbeit aufnehmen. Am vergangenen Mittwoch, 1. Mai 2013, übergab der Ministerpräsident des Landes Torsten Albig den Bewilligungsbescheid über eine Million Euro aus dem Zukunftsprogramm Wirtschaft an das ISIT. Die Fraunhofer-Gesellschaft ergänzt das Fördervolumen um den gleichen Betrag. Auf Industrieseite beteiligen sich die schleswig-holsteinischen Industrieunternehmen Vishay Siliconix Itzehoe, Danfoss Silicon Power, Repower Systems, Dispatch Energy Innovations sowie Reese + Thies Industrieelektronik am Innovationcluster. Sie steuern weitere zwei Millionen Euro bei.
Mit den Geldern in Höhe von insgesamt rund vier Million Euro fördert die ISIT für die Landesforschung im Bereich Leistungselektronik und Windenergie: Sie gibt die Mittel an die beteiligten schleswig-holsteinischen Hochschulen weiter. Die Fachhochschule Kiel (FH Kiel) profitiert davon gleich zweimal.
Ein Projektteam um Prof. Ronald Eisele beschäftigt sich mit dem Thema „Leistungssteigerndes Packaging für 1200V-IGBTs“. Die Zuverlässigkeit von leistungselektronischen Bauelementen (IGBT-Modulen) in Windkraftanlagen ist besonders auf Offshore-Installationen ein wichtige Anforderung: Spontaner Service ist im Problemfall auf offener See selten möglich sowie immer aufwendig und teuer. Die gewünschte störungsfreie Betriebszeit beträgt mehr als 180.000 Stunden (20 Jahre), daher sind Lösungen zur „Lebensverlängerung“ von kritisch beanspruchten Elektronikbauelementen ein wichtiges Wettbewerbsmerkmal. Mit der sogenannten Bondbuffer-Technik hat die Gruppe um Prof. Eisele einen Weg gefunden, um die zehnfache Lebensdauer und eine zusätzliche thermische Betriebssicherheit zu erzeugen. Dabei kommen lotfreie Sinter- sowie Kupferdraht-Schweißtechniken zum Einsatz.
Eine andere wissenschaftliche Gruppe forscht unter der Leitung von Prof. Christoph Weber am Teilprojekt „3-Level-Konverter“. Dabei geht es um die mechatronische Optimierung des Aufbaus eines Powerstacks, einer leistungselektronischen Komponente für Windkraftanlagen. Ziel ist es, die Effizienz und die Kompaktheit zu verbessern. Der Powerstack ist das Herzstück der Anlage, das bei der elektrischen Energieerzeugung zum Einsatz kommt. Mittlerweile bestehen solche Komponenten nicht nur aus einer einfachen, mit Elektronik bestückten Platine, sondern es muss eine Vielzahl von elektro-/mechanischen Bauteilen auf engstem Raum untergebracht werden. Aufgrund der großen Ströme in diesen Bauteilen ist eine ausreichende Kühlung nötig. Die Konstruktion bedingt daher eine Auslegung im dreidimensionalen Raum. Im Rahmen des Projektes führt das Team umfangreiche Simulationen durch, um die auftretenden Verlustleistungen zu klassifizieren und den Kühlungsbedarf zu bestimmen. Durch die geeignete Auslegung soll das thermische Management einer solchen leistungselektronischen Einheit verbessert werden.
Das Institut für Mechatronik der FH Kiel verfügt über alle Designmöglichkeiten und automatischen Fertigungsmaschinen zur Herstellung von industrienahen Mustermodulen. Damit können die Kieler Studierenden bereits in ihrer Ausbildung Einblicke in hochaktuelle Forschungsaufgaben erhalten und daran mitwirken. Diese Methode des studentischen „Involvements“ führt zu hochmotivierten und spezialisierten Fachkräften.
Auch die Fachhochschule Westküste und Technische Fakultät der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) erhalten finanzielle Unterstützung. Im Rahmen des dreijährigen Projekts arbeiten die beteiligten Partner an Methoden zur Verbesserung von leistungselektronischen Komponenten der effizienten Energiewandlung in Windenergieanlagen. Sie decken die gesamte Wertschöpfungskette von der Energie-Erzeugung bis zur Nutzung im Land ab.
veröffentlicht am 08.05.2013
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