Flexible Festkörpertrans-formatoren - bidirektionaler Stromfluss für Wechsel- und Gleichstromnetze.

Seitdem das Kyoto-Abkommen über die weltweiten Treibhausgasemissionen von fast allen Ländern ratifiziert wurde, haben sich die einzelnen Länder verpflichtet, die konventionelle Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen zu reduzieren und mehr erneuerbare Energiequellen in die Stromnetze zu integrieren.

Es gibt aber mehrere Herausforderungen bei der Erreichung dieser ehrgeizigen Ziele. Zu diesen Herausforderungen gehören der weit verbreitete Mix aus Energieversorgern, Einzelinvestoren und privater Stromerzeugung, der Einsatz kosteneffizienter Energiespeichertechnologien, die Einführung intelligenter Online-Überwachungs- und Selbstheilungstechniken, sicherer Kommunikationsprotokolle und intelligenter Steuerungstechnologien.

Die größten Herausforderungen für die derzeitigen Stromnetzmodelle sind jedoch das Aufkommen erneuerbarer Energiequellen, die verteilte Erzeugung, die verteilte Speicherung und der bidirektionale Stromfluss. Angesichts des weltweiten Trends zur Erzeugung sauberer elektrischer Energie wird erwartet, dass die Durchdringung der bestehenden Strominfrastruktur mit erneuerbaren Energiequellen in den nächsten Jahren erheblich zunehmen wird.

Es braucht ein Management bidirektionaler Energieflüsse, verbesserte Netzverknüpfungen, die Einführung verbesserter Technologien und eine Erhöhung der Energiespeicherkapazität. Um die Einbeziehung dieser Merkmale in künftige intelligente Netze zu erleichtern, muss ein klassischer magnetischer Transformator durch einen Festkörpertransformator ersetzt werden, der einen bidirektionalen Energiefluss ermöglicht. Festkörpertransformatoren verwenden einen verkleinerten Hochfrequenztransformator zur Steuerung des Spannungsniveaus und eine Reihe von Schaltgeräten zur Formung und Steuerung der Eingangs- und Ausgangsleistung.

Festkörpertransformatoren werden eine wesentliche Rolle in zukünftigen intelligenten Netzwerktopologien spielen. Im Gegensatz zu herkömmlichen magnetischen Transformatoren ist der Festkörpertransformator so flexibel, dass er modular aufgebaut ist, einen bidirektionalen Stromfluss ermöglicht und für Wechsel- und Gleichstromnetze eingesetzt werden kann.

Darüber hinaus können Festkörpertransformatoren das Spannungsniveau steuern und sowohl die Wirk- als auch die Blindleistung am Punkt der gemeinsamen Kopplung modulieren. Und zwar ohne dass ein externes flexibles Wechselstromübertragungssystem erforderlich ist, wie es derzeit in konventionellen Stromnetzen üblich ist. Die rasanten Fortschritte bei der Schaltgeschwindigkeit und der Belastbarkeit von Leistungshalbleitern werden bald die Kommerzialisierung von netzgeeigneten Festkörpertransformatoren ermöglichen.

Obwohl Festkörpertransformatoren auf dem Weg zur Kommerzialisierung sind, gibt es immer noch eine Reihe von technischen Problemen, die verbessert und bewältigt werden müssen.

Aufgrund der vielen Vorteile und der erreichbaren hohen Spannungen werden die Windkraftintegration und Lokomotivanwendungen die ersten sein, die Festkörpertransformatoren einsetzen werden. Andererseits wird die Zukunft der Festkörpertransformatoren im Stromnetz von externen und internen Faktoren bestimmt, zu denen das Vordringen der erneuerbaren Energien und die weitere Deregulierung des Energiemarktes gehören.

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