Vom Elektrolyt- zum Folienkondensator »Nur sehr limitiert einsetzbar«

Hermann Püthe, inpotron Schaltnetzteile: »Hochspannungs-SiC-MOSFETs oder vergleichbare Bauteile könnten die Realisierung aktiver Brückengleichrichter ermöglichen und damit die Verluste von Stromversorgungen halbieren.«
Hermann Püthe, inpotron Schaltnetzteile: »Viele unserer Netzteile sind seit über 20 Jahren im Dauerbetrieb im Feld und wir haben nahezu nie einen Ausfall von Elkos zu verzeichnen. Erfahrungen und ein gutes Gefühl gibt man nicht gerne für eine Modeentwicklung auf.«

Dr. Michael Heidinger vom Lichttechnischen Institut des KIT in Karlsruhe hat ein Modulationsverfahren entwickelt, das es erlauben soll, die Lebensdauer von Stromversorgungen unter anderem durch den Ersatz von Elkos durch Folienkondensatoren zu verlängern.

Namhafte Stromversorgungshersteller sehen dieses Konzept durchaus kritisch.
Mitte Mai hat Dr. Michael Heidinger vom KIT in Karlsruhe in Ausgabe 19 der Markt&Technik in einem Interview eine neue Regelungstechnik vorgestellt, die unter anderem den Ersatz von Elektrolyt- durch Folienkondensatoren beinhaltet. Aus seiner Sicht eine entscheidender Schritt, um die Lebensdauer von Stromversorgungen in Zukunft nicht mehr zu begrenzen. Vor diesem Hintergrund empfiehlt er in dem Interview, sein Konzept im ersten Schritt für Stromversorgungen anzuwenden, die in Geräten arbeiten, die möglichst nicht ausfallen sollten oder bei denen es zu aufwändig wäre, die ausgefallene Stromversorgung zu ersetzen.

Um eine Einschätzung zu erhalten, wie praktikabel sein neuer Ansatz für Standardstromversorgungen im Industriebereich ist, haben wir namhafte Hersteller von Industriestromversorgungen um ihre Einschätzung des von Dr. Heidinger vorgestellten Konzepts befragt. Einige der Befragten hatten sich über das Interview hinaus auch mit Publikationen des KIT zu diesem Thema beschäftigt. Das Spektrum der Antworten erfahrener Stromversorgungsentwickler reichte dann von »so ein Sch…« über »als wissenschaftlicher Ansatz sicher gut, auch notwendig, damit auch mal quer gedacht wird« bis zu »der dargestellte Ansatz ist nach unserer Einschätzung nur sehr limitiert einsetzbar«. Steve Roberts, Technischer Direktor bei Recom Engineering, bringt die vorherrschende Skepsis der Branche gegenüber dem vorgestellten neuen Konzept folgendermaßen auf den Punkt: »If it looks too good to be true then it is probably not true.«

Einigen der Befragten war die Technologie offenbar bereits auf der diesjährigen PCIM zum Kauf angeboten worden. Hermann Püthe, Geschäftsführender Gesellschafter der inpotron Schaltnetzteile, verwies im Rahmen der Recherche darauf, »dass wir hier bei der nächsten ZVEI-Tagung einen Vortrag erhalten und dann mit dem Referenten genau zum Thema diskutieren können«. Püthe geht in seiner Antwort auch gleich auf einen Kernpunkt des neuen Konzepts ein: den Ersatz der Elektrolyt- durch Folienkondensatoren, ein Punkt, der von allen Befragten sehr kritisch gesehen wird.
»Für industrielle Anwendungen dient ein Zwischenkreiskondensator insbesondere der Pufferung von Energie bei einer Netzunterbrechung oder einem kurzzeitigen Netzausfall. Die Energiedichte ist mit keinem anderen Bauteil als einem Elko im Moment möglich. Zudem ist das Preis-Leistungs-Verhältnis ein Vielfaches günstiger als mit Lösungen über Folienkondensatoren. Bei gleicher Kapazität ist zudem das Volumen von Folienkondensatoren extrem viel größer, der Preis entsprechend und damit das Endprodukte am Markt nicht verkaufbar.«

Püthe weist auch darauf hin, dass heute Elektrolytkondensatoren mit einer 105-°C-Lifetime von 10.000 oder 20.000 Stunden erhältlich sind. »Bei einer durchschnittlichen Betriebstemperatur von doch recht hohen +75 °C wäre eine kalkulierte Lebensdauer von mindestens zehn Jahren erreicht.« Und das unter der Annahme einer dauerhaften Volllast bei 24 Stunden, sieben Tage die Woche Betrieb. Püthe weist darauf hin, »dass viele unserer Netzteile seit über 20 Jahren im Dauerbetrieb im Feld aktiv sind, und wir haben nahezu nie einen Ausfall von Elkos zu verzeichnen gehabt«.