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Prof. Marc Hiller - Leistungselektronik für die Energiewende

Prof. Marc Hiller - Leistungselektronik für die Energiewende
Autor:

Prof. Marc Hiller

Elektrotechnik, Energie

Quelle:

KIT-Zentrum Energie

Leistungselektronik für die Energiewende

Zur Stromversorgung tragen vermehrt dezentrale Energieerzeuger bei. Leistungselektronik zur Umformung elektrischer Energie ermöglicht es, die aus regenerativen Quellen gewonnene Energie effektiv ins Versorgungsnetz einzuspeisen. Der Elektroingenieur, der am Elektrotechnischen Institut (ETI) die Professur für leistungselektronische Systeme innehat, befasst sich unter anderem mit der Optimierung von Stromrichtern sowie mit neuen Einsatzmöglichkeiten leistungselektronischer Bauteile. (Foto: ETI)

 

Leistungselektronik für die Energiewende

Prof. Marc Hiller (Foto: ETI)
Prof. Marc Hiller, ETI

„Leistungselektronik setzt man immer dann ein, wenn man elektrische Energie umformen will“, sagt Hiller. Ein Beispiel aus dem Alltag ist das Aufladen eines Handy-Akkus: Das Ladegerät wandelt die 230-Volt-Wechselspannung aus der Steckdose in 5-Volt-Gleichspannung, die das Mobiltelefon zum Betrieb braucht. Im Zuge der Energiewende und des Wegfalls großer Kraftwerke, deren Generatoren konstant Strom liefern, spielt die Leistungselektronik in der Energieerzeugung und -verteilung eine immer bedeutendere Rolle. Zum Beispiel wandeln Umrichter den von Solarzellen gelieferten Gleichstrom für die Einspeisung ins Stromnetz in Wechselstrom um. Die mit den Rotoren von Windrädern verbundenen Generatoren produzieren Wechselstrom, dessen Frequenz jedoch je nach Windstärke variiert. Leistungselektronik ermöglicht es, die aus Windkraft gewonnene elektrische Leistung mit der gebräuchlichen Netzfrequenz von 50 Hertz zur Verfügung zu stellen, mit der die europäischen Stromnetze betrieben werden. Sie trägt auch dazu bei, angesichts schwankender Einspeisung Stromerzeugung und -verbrauch in Einklang zu bringen. „Die Energieausbeute erneuerbarer Energiequellen ist größer, wenn man Leistungselektronik für intelligente Lösungen einsetzt“, betont der Experte. „Auch für die Übertragung großer Mengen elektrischer Energie über weite Strecken mit Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung sind die vielseitigen Möglichkeiten leistungselektronischer Stellglieder bei der Umformung elektrischer Energie mittlerweile nicht mehr wegzudenken“, betont Hiller. Der Wissenschaftler forscht daran, die Umrichter möglichst klein und effizient, langlebig und zuverlässig zu gestalten. Um Kosten und Aufwand gering zu halten, soll künftig möglichst wenig Kupfer, Stahl und Eisen für die Bauteile verwendet werden. Am ETI werden deshalb neue Halbleiter-Werkstoffe wie Siliziumcarbid erprobt, und Schaltungstopologien auf Basis dieser innovativen Komponenten entwickelt. „Wir suchen auch nach Anwendungen, für die bislang keine Leistungselektronik eingesetzt wird, bei denen sie aber Vorteile und neue Funktionen bringen könnte“, sagt der Elektroingenieur. So könnten rotierende Energiespeicher ins Energienetz integriert werden, in die die Bremsenergie von Stadtbahnen zurückgespeist wird. „Alle Themen, die mit dem Speichern von Energie zusammenhängen, werden am KIT-Zentrum Energie im großen Kontext ganzheitlich und interdisziplinär betrachtet, diese Einbindung ist eine Besonderheit des KIT“, hebt Hiller hervor. Der Wissenschaftler war vor seinem Ruf an das KIT in verschiedenen Positionen in der Entwicklung von Stromrichtern für industrielle Anwendungen bei der Siemens AG in Nürnberg tätig und dort unter anderem für die Leistungsteilentwicklung von Mittelspannungsstromrichtern verantwortlich. 

afr

 

Die Abteilung Presse stellt gerne den Kontakt zwischen Journalisten und Prof. Marc Hiller her.

 

Fotonachweis:
Foto Leistungselektronik: ETI
Foto Prof. Marc Hiller: ETI