EO

Consortium ontwikkelt nieuwe generatie PV-omvormers

22 april 2017 om 22:06 uur - Freiburg (D)

Onderzoekers van het Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme (ISE) hebben samen met partners onderzocht hoe een nieuwe generatie PV-omvormers er uit kan zien die rekening houdt met het aspect van kostenoptimalisatie. Opbouw-, koelings- en aansluittechniek worden daarbij als centrale aandachtspunten genomen.


Het rendement en de betrouwbaarheid van solaire stroomopwekking worden voor een belangrijk deel bepaald door de eigenschappen van de fotovoltaïsche (PV) omvormer. Als centraal element van een zonne-installatie zet deze de door de zonnecellen opgewekte gelijkstroom om in wisselstroom voor het net.

 

Tot nu toe staat bij het onderzoek naar vermogenselektronica omzetters meestal verbetering van de vermogensdichtheid door toepassing van de nieuwste halfgeleidertechnologieën schakeltopologiën op de voorgrond. Maar om het hoofd te bieden aan de steeds toenemende kostendruk van een wereldwijde zonne-economie, zijn nieuwe onderzoeksbenaderingen vereist.

 

Consortium

In het PV-Pack project gaat het om efficiënte, snel schakelende en in hoge mate geïntegreerde PV-omvormers in de vermogensklasse van 10-40 kW. Het wordt uitgevoerd door een consortium dat bestaat uit SMA Solar Technology AG, het Fraunhofer-Institut für Fertigungstechnik und Angewandte Materialforschung (IFAM), Phoenix Contact GmbH & Co. KG en Fraunhofer ISE. De projectpartners vullen elkaar goed aan op het gebied van thermisch goed geleidende sintermaterialen, aansluittechniek en vermogenselektronica.

 

Met het oog op de snelle ontwikkeling van de markteisen hebben ze al bij het begin van het project de doelstellingen voor de ontwikkeling van een in hoge mate geïntegreerde PV-omvormer uitgebreid naar een nominaal vermogen van 70 kW. Daarbij werden speciaal de mechanische en elektromechanische componenten geanalyseerd, innovatieve benaderingen voor oplossingen bekeken en deze in een totaalconcept verenigd.

 

Systeemopbouw

De werkzaamheden begonnen met een kostenanalyse van de mechanische en elektromechanische componenten, die bij de huidige apparaten tot 70% kunnen oplopen. Tot de mechanische componenten behoren de behuizing, de koelingscomponenten en beugels. De elektromechanische componenten omvatten onderdelen als connectoren, spoelen en printkaarten.

 

Eén benadering bestaat er in de technologieën van de gebruikte componenten uit kleinere vermogensklassen zodanig te optimaliseren, dat daaruit apparaten met groter vermogen kunnen worden ontwikkeld.

Centraal element van het in hoge mate geïntegreerde concept is de zogehten 'hete kern'. Daarbij kunnen langs meerdere kanten de optredende verliezen van de halfgeleiders via het koellichaam worden afgevoerd. Door de loskoppeling van het koellichaam van de behuizingen konden de ontwikkelaars het maximale temperatuurniveau met 30% verhogen en in combinatie met sintermaterialen het materiaalgebruik aanzienlijk verminderen.

 

Het opbouwconcept omvat verschillende temperatuurzones, die verschillen door de manier van koeling, de maximale temperaturen en de IP-beschermingsklassen. Hierdoor kunnen in de koelere zones goedkopere onderdelen met lagere thermische eisen worden gebruikt.

Ook bij de printplaten konden door het gebruik van standaardtechnologieën kosten worden bespaard. De tweetraps vermogenselektronica-omzetter telt vijf boost converters en een driefasen driepunts omzettertopologie. Door doelgerichte toepassing van siliciumcarbide halfgeleiders (SiC) en de daarmee verband houdende hogere schakelfrequenties is het de onderzoekers gelukt de passieve elementen aanzienlijk te verkleinen. Hierdoor kon enerzijds de vermogensdichtheid toenemen en anderzijds het materiaalgebruik worden verminderd..

 

Toename van vermogensdichtheid

Het is de projectpartners gelukt terug te grijpen op, op de markt beschikbare technologieën, deze te modificeren en optimaal gecombineerd in een totaalconcept te verenigen. Het maximaal gemeten rendement van de ontwikkelde omvormer, inclusief het eigen verbruik, bedraagt 98,8%; het Europese rendement van het totale apparaat ligt op 98,3%.

 

De vermindering van het volume kon in wezen ook worden bereikt door het gebruik van kleinere mechanische en elektromechanische componenten. Hierdoor werd een totaalgewicht inclusief behuizing van 58,5 kg bij een bouwvolume van 110 liter bereikt. Met 1200 W/kg overtreft de vermogensdichtheid duidelijk de waarde van de op de markt beschikbare omvormers.

 

bron: Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme

 

Gerelateerd nieuws

Wat is de waarde van vakmanschap in een digitale wereld? (documentaire)

Wat is de waarde van vakmanschap in een digitale wereld? (documentaire)

De westerse wereld gaat ervan uit dat er 10.000 uren studie nodig zijn om een expert te worden op een bepaald vakgebied. In Japan is dit 60.000 uur, het equivalent van 8 uur per dag, 250 dagen per jaar werken over een…

Zelfherstellend composiet voor windturbines en vliegtuigvleugels

Zelfherstellend composiet voor windturbines en vliegtuigvleugels

Onderzoekers van het laboratorium voor verwerking van geavanceerde composieten van de Zwitserse EPFL Universiteit hebben een materiaal ontwikkeld dat heel gemakkelijk zichzelf kan herstellen na beschadiging. Dit…

ILT: meer energiebesparing industrie mogelijk door vervangen oude elektromotoren

Snelle energiebesparing industrie mogelijk door vervangen oude elektromotoren

Met het vervangen van oude elektromotoren door zuiniger motoren kan de industrie meer energie besparen en zo een grotere bijdrage leveren aan het terugdringen van de CO2-uitstoot. Dat concludeert de Inspectie…

Webshop

webshop

 

Gratis nieuwsbrief

EOL

 

Product van de maand

RSS
Pilz configureerbare besturingssystemen volop in ontwikkeling

De configureerbare besturingssystemen PNOZmulti 2 van Pilz hebben veel functies en zijn flexibel inzetbaar. U kunt de...

Focus op

ABB BV
ABB BV

Machineveiligheid, systemen en componenten

B&R Industriële Automatisering BV *
B&R Industriële Automatisering BV *

Perfection in Automation

Pilz Nederland
Pilz Nederland

Voor industriële (veilige) automatiseringsoplossingen

Ringspann Benelux BV
Ringspann Benelux BV

Partner in aandrijf- en opspantechniek

Rotero Holland BV
Rotero Holland BV

Stappenmotor - Servomotor - Elektro Magneet

Tosec
Tosec

Specialist in plaatbewerking

Download gratis engineering boeken

A gratis boeken downloaden

 

Agenda

23 november 2018, Groningen

BEYOND THE LAB: the DIY Science Revolution

Dit project laat zien dat mensen mee kunnen doen aan wetenschap en samen de verantwoordelijkheid delen...

18 maart 2019, Hilversum

Conferentie Nederland Digitaal

Wetenschap, bedrijfsleven, maatschappelijke organisaties en overheid zijn uitgenodigd voor de eerste...

19 maart 2019, München

Lopec

Vakbeurs en congres over geprinte elektronica

Meer agendapunten »