Für regenerative Energieerzeugung und Elektromobilität
BMBF steckt 2,8 Mio. Euro in GaN
Das BMBF hat knapp 2,8 Mio. Euro über einen Zeitraum von drei Jahren für das Verbundprojekt »Power GaN Plus« unter Federführung des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg bewilligt. Galliumnitrid (GaN) ist eine Schlüsseltechnik für den Aufbau von hocheffiziente Leistungswandlern.
Das Einsparpotenzial durch den Einsatz neuer, hocheffizienter Leistungselektronik schätzen Experten auf weit über 20 Prozent des gesamten Bedarfs an elektrischer Energie. Auf Basis des Materials Galliumnitirid lässt sich Leistungselektronik aufbauen, die dieses Einsparpotenzial erschließt.
Denn Transistoren aus Galliumnitrid arbeiten bei hohen elektrischen Spannungen und Strömen wesentlich energieeffizienter als Silizium. Die Forscher des IAF erwarten, dass sich mehr als 50 Prozent an Energie durch den Einsatz dieser neuen Technologie einsparen lassen. Zur praktischen Erprobung und Demonstration der tatsächlichen Leistungsfähigkeit der Galliumnitrid-Technik wird das Forschungskonsortium zwei Demonstratoren realisieren:
- Ein Wechselrichter mit einer Leistung von fünf Kilowatt zur Netzeinspeisung von Energie aus Solarparks
- Einen Leistungswandler zum effizienten Laden der Batterien eines Elektrofahrzeugs
Damit visiert das Verbundprojekt zwei wichtige Zukunftsmärkte für die deutsche Industrie an.
2040 werden 60 Prozent der Energie als Strom genutzt
Bereits heute werden etwa 40 Prozent der weltweit verbrauchten Energiemengen in Form von elektrischem Strom genutzt. Man schätzt, dass dieser Anteil bis 2040 auf etwa 60 Prozent steigen wird.
Wo elektrischer Strom in großen Mengen genutzt wird, kommen Leistungswandler zum Einsatz. Die geringe Gleichspannung bei gleichzeitig hoher Stromstärke, die beispielsweise eine Photovoltaik-Anlage liefert, muss für die Einspeisung in das öffentliche Netz in Wechselstrom hoher Spannung umgesetzt werden. Dieser Umwandlungsprozess ist derzeit noch verlustbehaftet, d. h. der effektive Wirkungsgrad der Solaranlage sinkt. Entsprechendes gilt auch für andere elektrotechnische Anlagen.
Das Forschungskonsortium
Im Rahmen des Förderprogramms »IKT2020« (Informations- und Kommunikationstechnologien) fördert das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) Forschungsvorhaben zum Thema »Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung (LES)«. Dazu zählt das Verbundprojekt »Power GaN Plus«.
Die folgenden Forschungseinrichtungen und Firmen haben sich zusammengeschlossen, um gemeinsam das Energieeinsparpotenzial, das die Galliumnitrid-Technologie bietet, konkret und sichtbar zu demonstrieren:
Koordinator: Fraunhofer- IAF, Freiburg
Grundlagenforschung an GaN-Bauelementen, Technologie- und Bauelemententwicklung
Robert Bosch GmbH, Reutlingen
Spezifikation und Evaluierung eines Leistungswandlers für Elektrofahrzeuge
KACO new energy GmbH, Neckarsulm
Erarbeitung eines Wechselrichters für Solaranwendungen
IXYS Semiconductor GmbH, Lampertheim
Gehäusetechnik und Modulaufbau von GaN-Bauelementen
United Monolithic Semiconductors GmbH, Ulm
Industrielle Bewertung der GaN-Technologie
Ferdinand-Braun-Institut für Höchstfrequenztechnik, Berlin
Erforschung von Halbleiterschaltern, Technologieentwicklung
Universität Erlangen-Nürnberg, Erlangen
Untersuchungen zur Leistungsdichte und Effizienz, Aufbautechnik
RWTH Aachen, Aachen
Technologien für selbstsperrende und vertikale GaN-Bauelemente
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