/  01. Mai 2021  -  30. April 2024

GaN-HighPower

Kosten- und gewichtseffiziente PV- und Batterie-Wechselrichter großer Leistung für internationale Märkte der Zukunft durch Gallium-Nitrid (GaN) Halbleiter

Partner
Infineon Technologies AG, SMA Solar Technology AG, Vacuumschmelze GmbH & Co. KG, Hochschule Bonn-Rhein-Sieg, Technische Hochschule Köln
Förderung PtJ / BMWi
Laufzeit 01.05.2021 - 30.04.2024
Bearbeitende Prof. Dr. Marco Jung, Dr. Sebastian Sprunck, Fabian Schnabel, Jonas Steffen, Matthias Klee

 

Der Bereich der Photovoltaik unterliegt seit vielen Jahren einem enormen Preisdruck, da weltweit sinkende Einspeisetarife niedrige Komponentenpreise erforderlich machen, um eine PV-Anlage wirtschaftlich herstellen und betreiben zu können. Gleichzeitig steigen die Anforderungen an die Funktionsvielfalt der Geräte weiterhin an (z. B. universelle Verwendung in PV- und Batterieanwendungen, Netzeinspeisung, Eigenverbrauch und Inselbetrieb, Bereitstellung von Netzdienstleistungen).

Ziel des Verbundforschungsvorhabens GaN-HighPower ist es, die nächste Generation kostengünstiger, ressourcenschonender und effizienter Stromrichter für Photovoltaikanwendungen zu erforschen und zu erproben, wobei der Fokus auf Stringwechselrichtern mit größerer Leistung im Bereich von 100 kVA liegt. Hierfür sollen Galliumnitrid (GaN) Halbleitermodule zusammen mit anwendungsorientiert stark verbesserten induktiven Bauelementen und Stromsensoren erforscht und erprobt werden. Bisher ist die Anwendung der GaN Technologie auf deutlich kleinere Leistungsbereiche beschränkt. Im Rahmen des Projekts soll der höhere Leistungsbereich durch anwendungsorientierte Forschung für die PV erschlossen werden.

Das Fraunhofer IEE wird in diesem Projekt erforschen, wie sich die neu entwickelten Bauteile der Projektpartner in das Gesamtsystem eines PV-Wechselrichters integrieren lassen und welche Anforderungen sich aus der Kombination hoher Leistungen mit hohen Schaltfrequenzen ergeben. Dazu zählt u. A. die Entwicklung geeigneter Treiberschaltungen für schnell schaltende GaN-Halbleiter hoher Leistung, die Einbindung neuer Induktivitäten in das Gesamtsystem sowie die Anpassung der Regelung auf diese Komponenten.