Forschung

Projektträger Jülich, Forschungszentrum Jülich GmbH

Projektträger für das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz

Projektantrag:

Verbundvorhaben HybSchaDC – Ultraschneller und intelligenter rein elektronischer und hybrider LVDC-Schalter mit sicherer Trennung

Teilvorhaben: Systematische Parameterraumuntersuchung an mechanischen Schaltstrecken für den Einsatz in ultraschnellen hybriden LVDC-Schaltgeräten mit sicherer Trennung

Kennzeichen: 03EI6091I

Bewilligungszeitraum: 01.02.2023 – 31.01.2026

Beschreibung:

Zur Erreichung der Klimaziele Deutschlands müssen sowohl die Energieeffizienz, als auch der Anteil der erneuerbaren Energien gesteigert werden. Dies kann mit einer Umstellung der Elektroenergieversorgung von wechselstrombasierten Systemen auf Gleichstromsysteme über alle Spannungsebenen hinweg erreicht werden. Allerdings stellen diese zukünftigen Gleichstromsysteme deutlich höhere Anforderungen im Bereich der Sicherheit.

Hier setzt dieses Verbundprojekt an. Die TU Ilmenau entwickelt hier gemeinsam mit weiteren Partnern aus Industrie und Forschung die nächste Generation elektrische Schaltgeräte zur Erfüllung dieser Anforderungen an den Personen- und Anlagenschutz im Niederspannungsbereich. In Frage kommen hierbei nur hybride Schaltgeräte-Konzepte. Diese kombinieren klassische mechanische Schaltelemente und leistungselektronische Schaltelemente in Verbindung mit einem geeigneten Überspannungsschutz zur Erfüllung dieser hohen Anforderungen. Hierbei müssen diese einzelnen Komponenten optimal aufeinander abgestimmt sein und der Schaltvorgang durch eine gemeinsame Steuerung koordiniert werden. Der betrachtete Schaltvorgang umfasst dabei die Erkennung eines Fehler-falls, den Vorgang der Unterbrechung des Gleichstromes und die anschließende Herstellung einer sicheren elektrischen Trennstrecke.

Der Schwerpunkt der TU Ilmenau liegt in den experimentellen und simulationsgestützten Untersuchungen der mechanischen Schaltstrecken für Spannungen bis 800 V DC sowie Betrachtungen zur Skalierbarkeit der erarbeiteten Konzepte für die Spannungsebene 1500 V DC. Darüber führt die TU Ilmenau Simulationen zu den betrachteten Konzepten hybrider Schaltgeräte durch als Grundlage der Erstellung von Demonstratoren durch die Projektpartner.

Weitere Informationen unter:

https://industry.panasonic.eu/hybschadc

gefördert durch: European Union

Projektantrag:

Verbundvorhaben HECATE – Hybrid ElectriC regional Aircraft distribution TEchnologies

Kennzeichen: 101101961

Bewilligungszeitraum: 01.01.2023 – 31.12.2025

Beschreibung:

Aviation needs to meet the ambitious targets of the European Green Deal. This means a step change is needed towards hybrid electric regional aircraft to significantly reduce the fuel burn. This can only be accomplished with power distribution networks that can safely handle the high power and high voltage levels, ultimately up to several Megawatt. The HECATE project will address the associated challenges of system weight and power density, high voltage challenges with lightning, arcing and electromagnetic interference as well as optimized thermal management, in addition to digitizing the design process with digital twins. This will lead to transformative technology bricks, which are holistically optimized at system integration architecture level. The HECATE project will demonstrate a >500 kW architecture in a copper bird at TRL5. This will provide a clearer understanding of high voltage challenges and how to mitigate them, with a scalability roadmap towards CAJU Phase 2 flight demonstration and exploitation in a 2035 new built Hybrid Electric Regional aircraft. Also, environmental impact and I-CA will be assessed. For optimal alignment and ensuring certifiability, HECATE will establish relationships with other Clean Aviation projects (e.g. HER-OI for MW propulsion, HER-02 for thermal, TRA-OI for architecture, TRA-02 for certification) and authorities and standards groups (e.g. EASA, EUROCAE).
As a set of key enabling technologies that are well integrated, HECATE will contribute to the Clean Aviation SRIA and its expected impacts, and fully fulfill the call's expected outcomes. The 38-member consortium mobilizes key EU based industries throughout the entire existing supply chain: from aircraft OEMs to system integrators, to system and subsystems suppliers, 5 of which are SMEs. 17 RTOs, complement and reinforce the industries, which also ensures knowledge gained is embedded in future research and education programs. HECATE requests 39 999 865€ of grant.

Weitere Informationen unter:

https://www.youtube.com/watch?v=SvzbY27K_0Q

https://hecate-project.eu/

gefördert durch: Carl-Zeiss-Stiftung

Projektantrag:

Verbundvorhaben VerneDCt – Ressourceneffizientes Energie-Verteilnetz durch DC-Technologie

Teilvorhaben:

Kennzeichen: P2021_10_003

Bewilligungszeitraum: 07/2023 - 06/2029

Beschreibung:

Der Einsatz von Gleichstrom (DC) in Verteilnetzen ermöglicht eine wesentlich höhere Auslastung der Netzinfrastruktur und verringert damit den Ressourceneinsatz für den Netzausbau. Es soll die technologische Basis für ein neuartiges, vollständig Umrichter-gespeistes Netzdesign auf Basis von DC-Technologie entwickelt werden (Verteilnetz DC-Technologie, VERNEDCT), das die Aufgaben der heutigen Netzebenen 5-7 (Mittel- und Niederspannung) übernehmen kann. Bei der Umstellung von Verteilnetzen auf DC-Technologie handelt es sich um eine umfassende soziotechnische Transformation. Im Fokus liegen urbane Regionen. Eine Dimension besteht in der Betrachtung der gesamten technischen Systemhierarchie vom Energiemanagement über die Netzsystemtechnik und System- und Umrichterregelung bis hin zu den Schaltgeräten. Es sollen eine skalierbare Zielnetztopologie für Verteilnetze in DC-Technologie, ein dazugehöriges Schutz- und Betriebskonzept, geeignete Umrichter-Grundtypen nebst Regelung und neue Schaltgeräte wie Hybridschalter erarbeitet werden. Eine weitere Dimension besteht in der kommunikativen Einbeziehung von Akteursgruppen (Netzbetreiber, Gerätehersteller, Handwerker, Zivilgesellschaft, etc.), die in den Transformationsprozess potentiell involviert sind, in das Forschungsvorhaben. Die dritte Dimension ist die Erarbeitung eines realistischen Transformationspfades. Es soll die Frage beantwortet werden, mit welchen Transformationsschritten das heutige Verteilnetz der Netzebenen 5-7 auf ein effizienteres DC-basiertes Zielsystem im Zeitraum bis 2050 transformiert werden kann und welche technologischen, netzplanerischen und kommunikativen Zwischenschritte bei Herstellern, Netzbetreibern, anderen Akteuren erforderlich sind.

Weitere Informationen unter:

https://vernedct.de/

Das Kompetenzzentrum für Elektrische Kontakte Ilmenau (KEKI) vereint die Kompetenzen von Universität und Industrie zu den aktuellen Fragestellungen und Herausforderungen im Bereich der schaltenden elektrischen Kontakte. Im Fokus steht die Untersuchung des wechselseitigen EInflusses von mechanischem Schaltgerät inkl. Wandmaterial und Kontaktmaterial auf die Qualitätsmerkmale von Schaltgeräte im Niederspannungsbereich. Die Ergebnisse der umfangreichen Versuchsreihen auf dem eigenen Versuchsstand und der begleitenden Materialanalysen werden in gemeinsamen regelmäßigen fachlichen Diskussionen ausgewertet.