Neues Material für effizientere Umrichter

Forscher von Siemens Corporate Technology (CT) und die Experten für große Antriebe von Siemens Industry Drive Technologies untersuchen mit weiteren Partnern, wie der Halbleiter Siliziumcarbid anstelle von reinem Silizium als Diodenmaterial eingesetzt werden kann. Dadurch sollen sich die Energieverluste der Umrichter um bis zu 15 Prozent verringern. Das soeben gestartete Forschungsprojekt wird vom Bundesforschungsministerium (BMBF) mit rund 1,7 Millionen Euro gefördert.

Großgeräte wie Pumpen für Pipelines, Kompressoren für die Verflüssigung von Erdgas sowie Schiffsantriebe werden heute fast ausschließlich durch Elektromotoren angetrieben, die drehzahlvariabel betrieben werden. Dazu sind Frequenzumrichter notwendig, die die in Europa vorherrschende Netzfrequenz von 50 Hertz in eine variable Frequenz im Bereich von null bis etwa 200 Hertz umsetzen. Das Prinzip der Umrichter ist ähnlich einem Dimmer für Lichtquellen, der die Helligkeit steuert.

Das Forschungsprojekt MV-SiC will die Effizienz dieser Umrichter erheblich verbessern. Ermöglicht werden soll dies durch neuartige Diodenmodule auf Basis des Halbleitermaterials Siliziumcarbid (SiC). Neben der verbesserten Effizienz versprechen sich die Forscher vom Einsatz der SiC-Dioden eine Erhöhung von Zuverlässigkeit und Sicherheit der Umrichter. Bei dem neuen Forschungsprojekt leistet Siemens Pionierarbeit – vergleichbare SiC-Hochvoltdioden im Mittelspannungsbereich wurden weltweit bislang noch nirgendwo eingesetzt.

Das Projekt startete im Juni 2010 und läuft bis April 2013. MV-SiC läuft im Rahmen der Fördermaßnahme Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung innerhalb der Hightech-Strategie der Bundesregierung und des Förderprogramms Informations- und Kommunikationstechnologie 2020 (IKT 2020).

Das IKT-Programm hat unter anderem das Ziel, mit neuartigen leistungselektronischen Systementwicklungen eine höhere Energieeffizienz und eine Schadstoffreduktion zu erzielen. Neben Siemens sind die Technische Universität Dresden, Infineon, Curamik Electronics und SiCED Electronics Development beteiligt. (RN 2010.08.2)