Im Rahmen der diesjährigen 58. OVE-Energietechnik-Tagung in Linz stellte M. Sc. Arno Bernhardt ein viel beachtetes energieeffizientes Schaltgerätekonzept vor. Das innovative Konzept hatte er im Rahmen seiner Masterarbeit „Modellbildung, Simulation und Aufbau eines hybriden DC-Niederspannungsschutzschalters“ analysiert und konkret beschrieben.
Durch das stete Fortschreiten der Energiewende und die damit einhergehende, immer stärker werdende Dezentralisierung der Erzeugerstruktur elektrischer Energie fallen immer häufiger Orte des Strombedarfs und Orte der Stromerzeugung zusammen. Dadurch eröffnen sich viele Möglichkeiten, neue Konzepte im Bereich der elektrischen Energieversorgung zu nutzen. Beispielhaft hierfür stehen lokale Inselnetze, auf Gebäude- oder auch Quartiersebene, die auch als Microgrids bezeichnet werden. Sie ermöglichen, gemeinsam mit der Nutzung regenerativer Energiequellen wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen, eine gewisse Unabhängigkeit vom öffentlichen Stromnetz. Gleichzeitig bietet sich durch die direkte Nutzung des durch erneuerbare Energien-Anlagen bereitgestellten Gleichstromes und den damit deutlich verkürzten Übertragungsstrecken auch ein bedeutendes Potenzial zur Verbesserung des Wirkungsgrades der elektrischen Energieversorgung.
Grundvoraussetzung, um diese Vorteile nutzen zu können, sind leistungsfähige DC-Schaltgeräte. Diese sollten zugleich in der Lage sein, Schutzfunktionen für Personen und Anlagen zu übernehmen. Konventionelle mechanische Schaltgeräte, wie sie gegenwärtig flächendeckend zum Einsatz kommen, sind für die Anforderungen im Zusammenhang mit Gleichstrom nicht geeignet.
Innovativen Ansatz praxistauglich umgesetzt
Als vielversprechender Ansatz für ein leistungsfähiges Gleichstromschaltgerät gilt unter Experten das Konzept des Hybridschalters. Dieses Konzept vereinigt zwei grundlegende Schaltgerätetechnologien: die des mechanischen Schaltens und die des leistungselektronischen Schaltens. Dadurch wird sichergestellt, dass die elektrische Energie äußerst verlustarm und bei Bedarf diese Übertragung ebenso sicher schnell und zuverlässig unterbrochen werden kann.
Arno Bernhardt befasste sich in seiner am Fachgebiet Elektrische Geräte und Anlagen angefertigten und von Fachgebietsleiter Prof. Frank Berger betreuten Masterarbeit mit dem Aufbau, der Funktion und Modellbildung eines solchen Hybridschalters. Dabei identifizierte er zentrale Baugruppen des Hybridschalters wie zum Beispiel dessen Ansteuerschaltung. Diese Schaltung ist die grundlegende Komponente des Hybridschalters und wurde im Rahmen der Arbeit entwickelt. Der für das Hybridkonzept zentrale Prozess ist der so genannte Kommutierungsvorgang. Dieser Prozess beschreibt dabei den Übergang des Stroms vom mechanischen Schaltgerät auf das leistungselektronische Schaltgerät. Ohne den erfolgreichen Abschluss dieses Vorgangs kann das Konzept des Hybridschalters seine Wirkung nicht entfalten. Dementsprechend entwickelte Arno Bernhardt im Zuge seiner Arbeit ein möglichst einfaches Kommutierungsmodell, mit dem grundlegende Zusammenhänge des Kommutierungsvorgangs untersucht werden können.
Aufgrund der hohen Qualität und Relevanz seiner Forschungsergebnisse für innovative Energieversorgungssysteme wurde Arno Bernhardt im Rahmen der OVE-Energietechnik-Tagung 2021 mit dem Professor Werner Rieder-Preis geehrt. Der OVE Österreichischer Verband für Elektrotechnik vernetzt Unternehmen und Institutionen sowie Expertinnen, Experten und Interessierte aus dem gesamten Bereich der Elektrotechnik. Jährlich führt der Verband seine Energietechnik-Tagung an wechselnden Standorten durch. 2021 stand die Tagung im Zeichen umweltfreundlicher Technologien für die Stromversorgung. Hochrangige Expertinnen und Experten aus Wirtschaft, Energieunternehmen und Netzbetreibern sowie aus Forschung und Politik diskutierten und präsentierten innovative Entwicklungen und Konzepte auf dem Gebiet der elektrischen Energieversorgung.