Project

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„SwiSS Transformer” - Solid State SiC Transformer

English title „SwiSS Transformer” - Solid State SiC Transformer
Applicant Schulz Nicola
Number 153921
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 98'840.00
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All Disciplines (2)

Discipline
Electrical Engineering
Material Sciences

Keywords (5)

Semiconductor Technology; Grid-Integration of Renewable Energy; Electricity Transmission and Conversion; Silicon Carbide; Solid-State Transformer

Lay Summary (German)

Lead
In Zukunft könnten leistungselektronische Transformatoren anstelle von herkömmlichen, aus Kupfer und Eisen bestehenden Trafos im Elektrizitätsnetz eingesetzt werden. Diese neuartigen Trafos können ver-schiedene elektrische Grössen dynamisch regulieren und somit einen Beitrag dazu leisten, das Elektrizi-tätsnetz auch bei stark fluktuierender Einspeisung von Solar- und Windkraftanlagen stabil zu betreiben. Zusätzlich bieten sie die Möglichkeit, Gleichspannungssysteme, wie zum Beispiel Photovoltaikanlagen und Akkuspeicher an das Wechselspannungsnetz anzubinden.
Lay summary

Ziele des Forschungsprojekts:

Die Besonderheit in diesem Projekt ist das neuartige Halbleitermaterial, aus welchem die der Trafofunktion zugrunde liegenden Schalterelemente bestehen: Silizium-Karbid (SiC). Ziel ist es, hocheffiziente, spannungsfeste und zuverlässige Halbleiterschalter und Dioden aus SiC zu realisieren.

Parallel werden leistungselektronische Schaltungs- und Hardwarekonzepte entwickelt, um die Vorteile von SiC bestmöglich nutzen zu können. Die gefertigten SiC-Bauelemente werden in eigens dafür entwickelte und optimierte Untereinheiten eines zukünftigen Trafos integriert.

Weiterhin soll die Frage beantwortet werden, inwieweit und wie sich der Netzbetrieb durch die Trafos regeln lässt. Darüber hinaus soll geklärt werden, wieviel Photovoltaik- und Windleistung sich mit Hilfe der neuen Trafos im Schweizer Stromnetz installieren lässt, so dass ein sicherer und stabiler Netzbetrieb weiterhin gewährleistet bleibt.

 

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext:

Dieses Projekt wird zentrale technische Fragestellungen der Schweizer Energiestrategie, die bis jetzt noch nicht hinreichend beantwortet sind, 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
Interdisziplinäre Forschung entang einer Wertschöpffungskette
SchulzNicola, WörleJudith, CammardaMassimo, GobrechtJens, CataldoFilippo, ThomeJohn, RothmundDaniel, BortisDominik, KolarJohann W., HunzikerChristoph (2017), Interdisziplinäre Forschung entang einer Wertschöpffungskette, kömedia, St. Gallen.

Collaboration

Group / person Country
Types of collaboration
EPFL, Prof. Dr. J. Thome Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
BKW Energie AG, C. Graessner Switzerland (Europe)
- in-depth/constructive exchanges on approaches, methods or results
- Publication
- Industry/business/other use-inspired collaboration
PSI, Prof. Dr. J. Gobrecht 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
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



Self-organised

Title Date Place
SwiSS Transformer Project Workshop 07.09.2016 Windisch, Switzerland

Knowledge transfer events

Active participation

Title Type of contribution Date Place Persons involved
Workshop "Sustainability" Workshop 28.10.2016 Neuchatel, Switzerland Schulz Nicola;
Workshop "Supply & Market" Workshop 28.10.2016 Neuchatel, Switzerland Hunziker Christoph;


Communication with the public

Communication Title Media Place Year
Media relations: radio, television Kontext: Die Energiewende steckt noch in den Kinderschuhen SRF2 German-speaking Switzerland 2015
Media relations: print media, online media So werden Stromkonsumenten zu Produzenten Aargauer Zeitung German-speaking Switzerland 2014

Abstract

In diesem Forschungsprojekt werden Technologien zur Realisierung von Silizium-Karbid (SiC)-basierenden Hochleistungs-Halbleiterschaltelementen, sowie dafür optimierte Hardwarekonzepte für SiC-basierende leistungselektronische Transformatoren entwickelt. Der Hintergrund ist die Anwendung dieser Trafos zur Stabilisierung des Stromnetzes bei stark fluktuierender Stromeinspeisung aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen.
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