Project

Back to overview

Application and sustainability of SiC SSTs in the Swiss electrical grid

English title Application and sustainability of SiC SSTs in the Swiss electrical grid
Applicant Schulz Nicola
Number 153797
Funding scheme NRP 70 Energy Turnaround
Research institution Institut für Aerosol- und Sensortechnik Hochschule für Technik Fachhochschule Nordwestschweiz
Institution of higher education University of Applied Sciences and Arts Northwestern Switzerland (without UTE) - FHNW
Main discipline Electrical Engineering
Start/End 01.11.2014 - 31.12.2018
Approved amount 393'560.00
Show all

All Disciplines (2)

Discipline
Electrical Engineering
Material Sciences

Keywords (7)

Sustainability; Integration of Renewable Energy Sources; Reliability Testing; Life-Cycle Assessment; Solid-State Transformer; Electricity Transmission and Conversion; Direct-Current (DC) Applications

Lay Summary (German)

Lead
Die Schweizer Kernkraftwerke werden sukzessive ausser Betrieb genommen und die Anzahl ins Netz ein-speisender Photovoltaik- und Windkraftanlagen wird stark zunehmen. Dies stellt den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes vor grosse Herausforderungen, da weiterhin jederzeit ein Ausgleich zwischen be-nötigter und bereitgestellter Leistung, sowie beispielsweise eine stabile Netzspannung und -Frequenz gegeben sein müssen. In diesem Projekt wird die Anwendung von leistungselektronischen Trafos im Schweizer Stromnetz im Szenario der Energiestrategie 2050 untersucht.
Lay summary

Ziele des Forschungsprojekts

Eine wesentliche Eigenschaft leistungselektronischer Systeme ist deren Zuverlässigkeit. Die Zuverlässigkeit von SiC-basierender Leistungselektronik wird experimentell untersucht, aus den Resultaten wird ein Zuverlässigkeitsmodell für SiC-basierende Trafos entwickelt.

Am Beispiel des Netzgebiets von BKW wird mittels Simulationen ermittelt, wo und wie leistungselektronische Trafos eingesetzt werden müssten, um kritische Auswirkungen von fluktuierenden regenerativen Einspeisern auf die Netzstabilität zu reduzieren. Ein weiteres Ziel ist die Ermittlung der maximalen, durch SiC-Trafos ermöglichten, zusätzlichen PV- und Windleistung, die sich ins Schweizer Stromnetz integrieren lässt.

Die Netzsimulationen ergeben Hinweise auf das zu erwartende Belastungsprofil von SiC-Trafos und somit deren Zuverlässigkeit in der Anwendung. Konklusionen bezüglich Dimensionierung, Redundanz und Wirtschaftlichkeit können gezogen werden.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext

Dieses Projekt wird zentrale technische Fragestellungen der Schweizer Energiestrategie aufgreifen und Lösungskonzepte für zu erwartende Herausforderungen der "Energiewende" im Bereich Stabilität des Stromnetzes aufzeigen.

Direct link to Lay Summary Last update: 24.09.2014

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Publications

Publication
Potential of solid-state transformers for grid optimization in existing low-voltage grid environments
HunzikerChristoph, SchulzNicola (2017), Potential of solid-state transformers for grid optimization in existing low-voltage grid environments, in Electric Power Systems Research, 146, 124-131.
Was können leistungselektronische Transformatoren in Niederspannungsnetzen bewirken?
HunzikerChristoph (2017), Was können leistungselektronische Transformatoren in Niederspannungsnetzen bewirken?, in Swiss engineering STZ: Schweizerische technische Zeitschrift, 01/02, 15.
Solid-State Transformer Modeling for Analyzing its Application in Distribution Grids
HunzikerChristoph, SchulzNicola (2016), Solid-State Transformer Modeling for Analyzing its Application in Distribution Grids, in PCIM Europe - International Exhibition and Conference for Power Electronics, Intelligent Motion, Ren, VDE Verlag GmbH, Berlin Offenbach.
Werden Trafos zukünftig zu Multifunktionstools?
Schulz Nicola (2015), Werden Trafos zukünftig zu Multifunktionstools?, in Spektrum Gebäudetechnik, 5, 14-16.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
BKW Energie AG, Dr. M. Arnal Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Industry/business/other use-inspired collaboration
EPFL, Prof. Dr. J. Thome Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
ETHZ, Prof. Dr. J. Kolar Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
ABB Corporate Research Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Research Infrastructure
- Industry/business/other use-inspired collaboration

Scientific events

Active participation

Title Type of contribution Title of article or contribution Date Place Persons involved
Conference on Power conversion and Intelligent Motion (PCIM Europe) Poster Solid-State Transformer Modeling for Analyzing its Application in Distribution Grids 16.05.2016 Nürnberg, Germany Hunziker Christoph;
SCCER-FURIES - Annual Conference Poster Potential of Solid-State Transformers as Key Technology for Future Smart Grids 25.11.2015 Lausanne, Switzerland Hunziker Christoph; Schulz Nicola;


Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
Energie Apero: "Dezentrale Energieproduktion erfordert neue Lösungen" Talk 12.03.2015 Bern, Switzerland Schulz Nicola;


Abstract

In diesem Unterprojekt des Forschungsprojekts "SwiSS Transformer" wird die Zuverlässigkeit und die Anwendung von SiC-basierenden leistungselektronischen Trafos im Stromnetz der Zukunft untersucht. Wesentlicher Aspekt ist die Untersuchung der Möglichkeit zur Stabilisierung des Stromnetzes bei stark fluktuierender PV- und Windeinspeisung mittels SiC-basierender Trafos.
-