MMPSiC

Bauelemente aus Siliziumkarbid (SiC) für bessere Stromversorgung von Industrieprozessen

Prozessstromversorgungseinheit
Beispiel einer Prozessstromversorgungseinheit (rechts) − hier zur Herstellung eines ca. 2 Meter langen Silizium-Einkristalls© TRUMPF Hüttinger GmbH & Co KG

Motivation

Steigende Preise machen den effizienten Einsatz von Energie und Rohstoffen wichtig für die globale  Wettbewerbsfähigkeit der deutschen Industrie. Viele industrielle Prozesse sind sehr energieintensiv und stellen  hohe Anforderungen an die Stromversorgung. Für hohe Leistungen und Frequenzen muss in diesen Anwendungen  immer noch Röhrentechnologie eingesetzt werden. Selbst aktuelle Stromversorgungen erreichen damit nur  Wirkungsgrade bis 65 % bei einem gleichzeitig hohen Materialeinsatz.

Ziele und Vorgehen

Ziel des Projektes ist die grundsätzliche Untersuchung und Bewertung der Schaltungskonzepte für Prozessstromversorgungen mit hochsperrenden SiC-Halbleitern, um die derzeit eingesetzte Röhrentechnologie abzulösen. Dazu werden grundlegende Arbeiten zur Aufbau- und Verbindungstechnik von SiC-Leistungsmodulen sowie zu geeigneten Ansteuer- und Schaltungskonzepten durchgeführt. Weiterhin werden auf niederinduktiven SiC-Leistungsmodulen basierende Baugruppen mit 25 kW Leistung entwickelt. Sechs davon werden in einem 150 kW-Demonstrator zusammengeschaltet und dessen Eignung für den Einsatz in Stromversorgungen mit Frequenzen bis 2,5 MHz untersucht. Dabei können im Idealfall mehrere Hundert Kilogramm Kupfer und Eisen eingespart werden.

Innovationen und Perspektiven

Durch die Projektergebnisse soll das Innovationspotenzial der Stromversorgung industrieller Prozesse deutlich erhöht werden. Die dabei angestrebte Halbierung der elektrischen Verluste sowie deutlich kleinere und leichtere Bauformen wirken sich positiv auf Energieeffizienz und Rohstoffbedarf des Gesamtsystems aus und stellen einen klaren Wettbewerbsvorteil dar.