Super-HEART

Ein Energie-Router mit hoher Verfügbarkeit

Super-HEART ist ein von der Europäischen Kommission (EIC) gefördertes Innovationsprojekt, dessen Ziel die Entwicklung eines hochverfügbaren Stromrichters für die Multi-Source-Integration für kritische Anwendungen mit hohen Ausfallkosten ist.

Die Elektrifizierung der Gesellschaft erreicht geschäftskritische Anwendungen. Geräte der Leistungselektronik (PE) sind jedoch fehleranfällig und eine hohe Verfügbarkeit wird in der Regel durch Redundanz sichergestellt – was teuer und umfangreich ist. Mittlerweile ermöglicht PE eine hybride (Wechselstrom- und Gleichstrom-)Stromverteilung, die für die Integration erneuerbarer Energiequellen und die Nutzung von Wasserstoff als Energieträger von entscheidender Bedeutung ist. Darüber hinaus ist die Integration mehrerer Quellen, einschließlich erneuerbarer Generatoren und Energiespeicher, erforderlich, um die Kontinuität des Betriebs sicherzustellen und gleichzeitig die begrenzte Dynamik von Energiequellen wie Brennstoffzellen auszugleichen und vom Netz übertragene Störungen herauszufiltern. Mit Super-HEART streben das Fraunhofer ISIT, die Christian-Albrechts-Universität zu Kiel und das Trinity College Dublin die Entwicklung eines hochverfügbaren Stromrichters für die Integration mehrerer Energiequellen für Anwendungen an, die einen kontinuierlichen Betrieb erfordern. Rechenzentren, Nullenergiegebäude, Gleichstromindustrie und Hochleistungs-Elektromobilität sind die primären Zielanwendungen.

Das Projekt befasst sich mit der technischen Entwicklung (Entwicklung von Superkondensatoren und Leistungselektronik) sowie Aspekten im Zusammenhang mit der Kommerzialisierung (z. B. Markt- und Wettbewerbsanalyse) sowie mit der Kommerzialisierung verbundenen technischen Entwicklungen (z. B. Standards, Zertifizierungen).

© Dahnan Spurling

Das Fraunhofer ISIT bietet hochmoderne Entwicklungen von DC/DC-Wandlern mit mehreren Anschlüssen für geschäftskritische Anwendungen wie Rechenzentren und Netto-Nullenergie-Gebäude, in denen Stromquellen und Lasten (wie Brennstoffzellen, Photovoltaikmodule, Elektrolyseure, und Rechenzentren) werden über einen einzigen Leistungselektronik-Wandler angeschlossen.

Im Vergleich zu herkömmlichen Technologien und unter den gleichen Einschränkungen hinsichtlich der Verfügbarkeit zielt Super-HEART auf Folgendes ab:

  • 20 % geringerer Leistungsverlust
  • 20 % geringere Investitionsausgaben
  • 20 % kleinerer Platzbedarf

Mit Super-HEART wollen das Fraunhofer ISIT und seine akademischen Partner einen hochverfügbaren Energieknotenpunkt entwickeln, der mehrere Quellen und Lasten verbindet, um sauberen und unterbrechungsfreien Strom im 100-kW-Bereich bereitzustellen. Um eine hohe Verfügbarkeit, Dichte und Leistungsdichte zu erreichen, kombinieren wir mehrere innovative und hochmoderne Technologien:

  • Magnetischer Energiebus mit Mehrwicklungstransformator zur Reduzierung der Anzahl der Umwandlungsstufen: verbesserte Effizienz und Zuverlässigkeit
  • Hohe Schaltfrequenz durch Ad-hoc-Magnetik, SiC-Transistoren und optimiertes Design
  • Von unseren Partnern entwickelte kundenspezifische Superkondensatoren: hohe Leistungs- und Energiedichten, geringe Umweltbelastung
  • Fault-Ride-Through-Fähigkeit mit minimaler Redundanz
  • Optimierung auf Systemebene in der Entwurfsphase und während des Betriebs. Optimales Leistungs- und Energiemanagement für die Integration mehrerer Quellen
  • Modularität für eine Leistungsskalierung weit über 100 kW

Die Vorteile ...      ... unserer Technologie

Hohe Verfügbarkeit, geringer Wartungsaufwand

🠔 Fehlertoleranz

Geringere Kosten (-20 % Leistungsverlust) 🠔 Geringer Leistungsverlust, integrierte Struktur
Geringerer Platzbedarf (-20 % Volumen) 🠔 Integriertes Design
Sicherheit 🠔 Isolierter Wandler, Fehlertoleranz
Reduzierte Umweltbelastung 🠔 Reduzierter WEEE, Integration erneuerbarer Energiequellen
Notstromversorgung ohne Batterie 🠔 Eingebettete Superkondensatoren, H2-basiertes Langzeit-Backup

Partner und Kollaborateure