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Siliziumkarbid macht Bahnfahren »grüner«

18. März 2021, 17:30 Uhr   |  Ralf Higgelke

Siliziumkarbid macht Bahnfahren »grüner«
© Siemens Mobility, Infineon

Albrecht Neumann, CEO Rolling Stock von Siemens Mobility (links), und Dr. Peter Wawer, Präsident der Division Industrial Power Control von Infineon (rechts) freuen sich, dass Siliziumkarbid-Bauteile nun die Hilfsbetriebe-Umrichter effizienter macht.

Um die Mobilität der Zukunft auch nachhaltiger zu gestalten, haben Siemens Mobility und Infineon neue Hilfsbetriebe-Umrichter entwickelt. Durch den Einsatz Leistungshalbleitern auf Basis von Siliziumkarbid werden die Bordnetze effizienter und sparen damit Energie.

Die globale Bevölkerung wächst rasant. Immer mehr Menschen drängt es weltweit vom Land in die Stadt. Neben den innerstädtischen Herausforderungen, die diese Entwicklung mit sich bringt, erhöht dies die durchschnittliche Reisestrecke von A nach B. Damit steigen auch die Anforderungen an Zugsysteme.

Siemens Mobility und Infineon Technologies haben neue Hilfsbetriebe-Umrichter (HBU) entwickelt, um Bordnetze mit Leistungshalbleitern auf Basis von Siliziumkarbid (SiC) effizienter zu machen und damit Energie zu sparen. Die neuen HBUs setzt Siemens Mobility für unterschiedliche Zugplattformen ein. Damit werden diese nach Aussage der Hersteller instandhaltungsfreundlich, zuverlässig, wirtschaftlich und vor allem energieeffizient betrieben.

HBUs stellen die für das Bordnetz benötigte Wechselspannung (z.B. dreiphasige 400 V/50 Hz) und die ebenfalls notwendige Batteriespannung (z.B. 110 V DC) bereit. Um dies zu erreichen, wandeln sie die am HBU-Eingang bereitgestellte Gleichspannung um. Sie sorgen dafür, dass die Zuggäste Laptops und Smartphones laden können, dass die Klimaanlage und die Belüftung laufen und das Bordrestaurant kalte und warme Getränke sowie Speisen anbieten kann. Ohne sie gäbe es in den Zügen keine Konnektivität, kein Informations- und kein Unterhaltungsangebot.

Für die HBUs kommen Leistungshalbleiter zum Einsatz, die eine Halbbrücken-Topologie aufweisen und auf der CoolSiC-MOSFETs von Infineon mit 1200 V Sperrspannung basieren. Pro HBU werden je nach Auslegung 8 bis 16 Halbbrückenmodule verbaut. Damit reduzieren die SiC-Halbleiter die Gesamtkosten im Bordnetzsystem und die Verlustleistung der HBUs. Darüber hinaus werden die Umrichter kompakter und leichter. Durch ein modulares und servicefreundliches Design sollen die die Wartungskosten niedrig bleiben.

»Mit Siliziumkarbid erzielen wir eine höhere Schaltgeschwindigkeit und Effizienz zugleich«, unterstreicht Dr. Peter Wawer, Präsident der Division Industrial Power Control von Infineon. »Dadurch verringert sich die Größe von Transformatoren, Kapazitäten, Kühlkörpern sowie Gehäusen. Die Vorteile dieses besonderen Halbleitermaterials liegen auf der Hand und kommen jetzt zu Recht auch im Bereich der schienengebundenen Fahrzeuge zum Einsatz.«

»Unsere Fahrzeuge sollen nicht nur höchsten Fahrgastkomfort bieten, sondern unseren Kunden gleichzeitig auch einen nachhaltigen Betrieb über den gesamten Lebenszyklus ermöglichen«, so Albrecht Neumann, CEO Rolling Stock von Siemens Mobility. Er ergänzt: »Energieeffiziente Bordnetze können einen großen Beitrag für einen ökonomischen und ökologischen Zugbetrieb leisten.«

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