02/11/2017 - Ein in der UPNA entwickelter elektronischer Konverter verbessert die elektrische Produktion größerer Windkraftanlagen

Menéame

Der Industrieingenieur Eduardo Burguete Archel (Pamplona, 1986) hat eine Art von elektronischen Konvertern entwickelt, die es ermöglichen, die von größeren Windkraftanlagen erzeugte Energie (bis zu 6,6 kg) in das Stromnetz zu bringen. Diese Geräte reduzieren die Energieverluste und können mit höherer Leistung arbeiten, wie sie derzeit von den Windmühlen, die vor allem auf hoher See installiert werden, betrieben werden. Diese Entwicklung ist Teil seiner Dissertation, gelesen in der Universität von Navarra (UPNA), die mit herausragendem "cum laude" bewertet wurde.

Die Windkraftanlagen steigen an, und vor allem auf hoher See werden immer stärker leistungsstarke Windmühlen projiziert. Die bisher größtenteils eingesetzten Bodenkraftanlagen arbeiten mit einer Spannung von 0,6 Kilovolt, aber es werden bereits weitere bis zu 3,3 Kilovolt im Meer installiert.

Diese Windkraftanlagen arbeiten, indem sie die kinetische Energie des Windes durch einen Propeller in mechanische Energie umwandeln und durch einen Wechselstromgenerator in elektrische Energie. "Um diese Energie in das Stromnetz einzubringen, muss sie durch elektronische Konverter umgewandelt werden, die die Wellenform des Stroms bestimmen. Diese Konverter bestehen aus Transistoren, die Halbleitergeräte mit einer Spannungs- und Strombegrenzung sind," erklärt Eduardo Burguete.

Erhöhung der Leistung

Durch die Erhöhung der Windkraftkraft können Transistoren aufgrund dieser Spannungs- und Strombegrenzung nicht die gesamte Kraft umwandeln. Zur Steigerung der Leistung des Konverters wurden die Parallelisierung und Serialisierung von Halbleitern verwendet. Beide Prozesse weisen Leistungsbegrenzungen und -verluste auf.

Eine dritte Option ist daher die Verwendung sogenannter Multi-Level-Wandler, die durch mehrere Transistoren gebildet werden, die die Arbeitsspannung erhöhen (und Verluste verringern) und sicherstellen, dass Transistoren die Spannung blockieren, für die sie konstruiert wurden (nicht eine höhere). Darüber hinaus erfordern diese Konverter eine geringere Filterung des Stroms, um in das Stromnetz injiziert zu werden.

In seiner Dissertation, geleitet von Professor der Abteilung für Elektrotechnik und Elektronik Jesus López Taberna, Burguete schlägt fünf Ebenen Konverter, die einen oder zwei große Kondensatoren sowie weitere vier kleine für jede Phase. "Die wichtigste Neuheit dieser Modelle sind diese kleinen Kondensatoren, die vermeiden, Transistoren serialisieren, die Verteilung der Spannung zwischen ihnen gewährleisten und die Überspannungen verringern, die in den Abschaltungen und Zündungen der Transistoren erscheinen. Diese kleinen Kondensatoren ermöglichen Transistoren, schneller umschalten zu können, indem sie Verluste verringern, und dass der Konverter mit einem höheren Strom und damit Leistung arbeiten kann," sagt er.

Die vorgeschlagenen Konverter wurden durch Simulation getestet und ein Prototyp im Maßstab gebaut, um seine ordnungsgemäße Funktionsweise zu analysieren und seine Vorteile zu validieren. "Die Ergebnisse zeigen, dass diese Konverter den Stress, den Transistoren beim Ausschalten von Stromrichtern ausgesetzt sind, verringern können, was zu einer Verringerung der Verluste oder einer Erhöhung der Energieverarbeitung führt und keine zusätzlichen Elemente zur Sicherung der Spannungsteilung bei Transistoren erfordern," so der Forscher abschließend.

Kurzer Lebenslauf

In der Universität von Navarra, Eduardo Burguete wurde als Industrieingenieur in der Elektronik-Spezialität, und studierte den Master of Renovable Energys: Elektric Generation. Zwischen 2010 und 2014 arbeitete er als Lehrer und Forscher im Rahmen eines Offshore-Windkraftprojekts. Seine Forschungsarbeiten wurden in mehreren Artikeln in wissenschaftlichen Zeitschriften und seiner Teilnahme an mehreren internationalen Kongressen, sowie die Registrierung von zwei Patente (eins, Windkraftanlagen; und eins, die in seiner Dissertation: ein elektronisches Multi-Level-Power-Konverter).

Seit 2014 arbeitet er als FuE-Ingenieur in der Abteilung für Windkraft bei Ingeteam Power Technology, einem multinationalen Unternehmen, das seine Produkte für den Energiesektor und die Metall-, Schiffs- und Eisenbahnantriebsindustrie entwickelt.

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UPNA

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