Forschungsprojekt SupraGenSys

Das Gesamtziel des Vorhabens ist der Entwurf, die Optimierung und die ganzheitliche Bewertung von voll-supraleitenden (HTS)-Generatoren für Multi-MW-Windenergieanlagen (WEA) zur Leistungs- und Effizienzsteigerung bei gleichzeitiger Senkung des leistungsspezifischen Gewichtes im Antriebsstrang, womit ebenso eine Abschwächung der größenwachstumsbedingten Erhöhung der Turmkopfmasse erzielt werden soll.

Die Anwendung von Hochtemperatur-Supraleitern (HTS) in rotierenden, elektrischen Maschinen ermöglicht

• eine sehr viel höhere Leistungs- und Drehmomentdichte,
• eine erhebliche Steigerung des Wirkungsgrads,
• eine deutliche Reduzierung der Verluste,
• eine wesentliche Reduzierung der Baugröße und Masse des Generators sowie
• eine höhere Leistungsausbeute im Teillastbereich.
  

Insbesondere bei Generatoren für Windenergieanlagen (WEA) mit hoher und sehr hoher Leistung spielen diese Parameter eine zunehmend wichtige Rolle.
Zusammen mit den Projektpartnern entwirft das Fraunhofer IEE einen voll-supraleitend ausgeführten 10 MW WEA Generator und erarbeitet innovative Lösungen anhand moderner HTS Bandleiter. Das Generatorkonzept wird dabei zusammen mit dem Gesamtsystem entwickelt, wodurch stets eine Bewertung der Konzepte auf Gesamtsystemebene (z.B. der Stromgestehungskosten) möglich ist.

Das Projekt gliedert sich in 4 Arbeitspakete, in welchen der Entwurf des Generatorkonzepts, des Umrichters und des Gesamtsystemdesign des Triebstranges betrachtet werden und anhand von experimentellen Untersuchungen validiert werden. Dabei sollen die Stärken der Kryotechnik besonders auf Systemebene herausgearbeitet werden und sich im Generatordesign wiederfinden.

Veröffentlichungen:

Vargas-Llanos, Carlos Roberto; Lengsfeld, Sebastian; Grilli, Francesco (2020): T-A Formulation for the Design and AC Loss Calculation of a Superconducting Generator for a 10 MW Wind Turbine. In: IEEE Access 8, S. 208767–208778. DOI: 10.1109/ACCESS.2020.3038058.