Weltweit einzigartiges Zentrum für Leistungs-Elektronik in Betrieb

© Fraunhofer ISE

Freiburg – Im Zug der Umsetzung der Energiewende mit vielen dezentralen Einspeisern wird die Leistungselektronik auf allen Netzebenen zu einem zentralen Baustein. In Freiburg ist das neue Zentrum für Leistungselektronik offiziell in Betrieb gegangen, das eine weltweit einmalige Forschungsinfrastruktur aufweist.

Das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE) in Freiburg hat am 4. Juli 2019 sein neues Zentrum für Leistungselektronik und nachhaltige Netze eingeweiht. Mit einem eigenen 110 kV- Hochspannungsanschluss und einer Leistung von 40 MVA weist das Laborzentrum eine weltweit einzigartige Forschungsinfrastruktur auf.

Anschlussleistung einer Kleinstadt mit 50.000 kann nachgestellt werden
Mit dem neuen, jetzt eingeweihten Zentrum für Leistungselektronik in Freiburg, sieht sich Fraunhofer ISE gut aufgestellt, um den gestiegenen Anforderungen an die Leistungselektronik als Schlüsseltechnologie der Energiewende gerecht zu werden. Zu den Herausforderungen gehört dabei v.a. die Entwicklung neuartiger Komponenten und Systeme für die Leistungselektronik mit deutlich erweiterten Eigenschaften, so Fraunhofer. Auch neue Netzdienstleistungen müssen erforscht werden, insbesondere hinsichtlich der Stabilität von zukünftigen, wechselrichterbasierten Netzen. Nicht zuletzt stehen Prüfverfahren zur Netzdienlichkeit von Wechselrichtern im Vordergrund, wie z.B. zur Spannungs- und Frequenzhaltung.

In dem neuen Fraunhofer ISE-Zentrum decken drei Labore die verschiedenen Bereiche der Leistungselektronik ab: Im Power Converters Lab werden Systeme für den Niederspannungsbereich entwickelt wie z. B. für PV-Anlagen, Batterien, Elektromobilität und Luftfahrt. Im Medium Voltage Lab wird Leistungselektronik für den Mittelspannungsbereich entwickelt und getestet. Im Multi-Megawatt Lab können parallele Versuche durchgeführt werden. Die verschiedenen Prüffelder ermöglichen den Betrieb von bis zu 10 MVA und 1000 V, z.B. von Windkraft-Anlagen, großen Batteriespeichern oder BHKWs. Die insgesamt anliegende Leistung von 40 MVA entspricht der Anschlussleistung einer Kleinstadt von etwa 50.000 Einwohnern, so Fraunhofer ISE. Das Zentrum verfügt dabei zudem über einen eigenen Forschungsanschluss, der komplett vom Netz des umliegenden Industriegebiets getrennt ist. Ergänzt wird die FuE-Infrastruktur durch das noch im Aufbau befindliche Digital Grid Lab für Simulationen von Lastprofilen und Energiemanagementsystemen, das im Hauptgebäude des Fraunhofer ISE als Weiterentwicklung des heute dort beheimateten Smart Energy Lab entsteht.

Entwickeln, Testen und Zertifizieren für Industriekunden
Mit dem unabhängigen TestLab Power Electronics (zertifiziert nach DIN 17025:2005) kann das Fraunhofer ISE seinen Industriekunden am neuen Standort nun Entwicklung, Tests, Ertüchtigung und Zertifizierung von Komponenten und Systemen bis in den Multimegawatt- und den Mittelspannungsbereich anbieten. Eine speziell ausgelegte „Over and Under Voltage Ride Through“-Anlage erlaubt die dynamische Variierung der Spannung, um partikulare Netzsituationen wie Über- oder Unterspannungen zu simulieren oder Situationen mit besonderen Netzimpedanzen nachzubilden.

Für das Vorhaben wurden vom Bundeswirtschaftsministerium BMWi, Bundesforschungsministerium BMBF sowie vom Bundesumweltministerium (BMU) rd. 10 Millionen Euro zur Verfügung gestellt. Das Fraunhofer ISE investierte weitere 5 Millionen Euro in das neue Labor.