eno energy entwickelt neue Um­richter­technologie

eno energy verwendet in seinen Windenergieanlagen Niederspannungs-Zweipunktumrichter, mit AC-Spannungen von etwa 700 V, sowie DC-Spannungen von etwa 1100 V. Diese verhältnismäßig geringen Spannungen, führen in der Folge zu hohen Strömen in der Leistungsinfrastruktur. Als Konsequenz daraus erfordern diese einerseits größere Kabelquerschnitte und damit verbunden viel Materialeinsatz, andererseits führen sie zu hohen Leitungsverlusten und damit einer spürbaren Reduktion der in das Netz eingespeisten elektrischen Energie.

Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Windenergieanlagen, ist daher zunehmend wichtiger entsprechende Lösungen zur Kompensation dieser Problemstellung zu finden.

Ein Lösungsansatz könnte die Integration des netzseitigen Stromrichters und des Transformators in die Maschinengondel sein. Allerdings würde sich hierdurch die Gondelmasse signifikant erhöhen, was wiederum stärker dimensionierte mechanische Strukturen von Turm und Gondel als auch des Turmfundamentes erfordert.

Um diese negativen Auswirkungen möglichst umgehen zu können, wird stattdessen eine deutliche Erhöhung der Systemspannung angestrebt, was physikalisch bedingt die Ströme signifikant reduzieren würde.

Das materialschonende, bewährte und servicefreundliche Konzept des eno energy Designs (generatorseitiger Gleichrichter in der Gondel, Hochsetzsteller und netzseitiger Pulswechselrichter mit ihren großen Induktivitäten im Turmfuß) kann beibehalten werden. Da jedoch hohe Systemspannungen, in Verbindung mit den bisher eingesetzten Zweipunktumrichtern, zu Schwierigkeiten mit dem Netzfilter führen, wurde eine Machbarkeitsstudie mit folgender Zielstellung konzipiert:

Entwicklung eines geeigneten 3-Punktumrichters

Aus unterschiedlichen Dreipunktumrichtertopologien in Kombination mit unterschiedlichen Gehäusebauformen für IGBT-Module, die jeweils nur für bestimmte Spannungs- und Leistungsklassen zur Verfügung stehen, ergibt sich eine sehr große Anzahl möglicher Realisierungsformen.

Die im Mai 2023 initiierte Machbarkeitsstudie soll im Ergebnis die wirtschaftlichste und technisch sinnvollste Variante eines Dreipunktumrichters identifizieren, welche den spezifischen Anforderungen der Windenergieanlagen der eno energy systems GmbH gerecht wird. Darüber hinaus werden in dieser Machbarkeitsstudie auch unterschiedliche Stromrichterkonfigurationen in den Vergleich mit aufgenommen.

Derzeit werden bei der eno energy systems GmbH und der Steinbeis Forschungs- und Innovationszentren GmbH Komponentenberechnungen, Markt- und Normrecherchen, sowie vergleichende Bewertungen durchgeführt.

Dieses Projekt wird unterstützt mit finanziellen Mitteln aus dem europäischen Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) der europäischen Union.