Snel opladen van elektrische auto's kost in korte tijd veel energie. Deze piekbelastingen leiden tot knelpunten in het elektriciteitsnet, en vormen een van de problemen waarmee de uitbreiding van elektrische mobiliteit wordt geconfronteerd. De vele uitdagingen van de energietransitie vragen om een ​​flexibel en betrouwbaar elektriciteitsnet, die schommelingen in het verbruik en de productie van energie kunnen opvangen. Een belangrijk onderdeel hiervan zou de slimme transformator kunnen zijn, die wordt onderzocht door de Power Electronics-werkgroep aan de Universiteit van Kiel. Op basis van vermogenshalfgeleiders van siliciumcarbide, ze hebben een prototype ontwikkeld dat de stroom automatisch regelt. Het kan niet alleen worden gebruikt voor een betere integratie van laadstations in het elektriciteitsnet, maar ook voor de aansluiting van gelijkstroomnetwerken en in datacenters. Op de Hannover Messe zullen de onderzoekers voor het eerst een deel van het prototype presenteren.

Als onderdeel van de uitbreiding van hernieuwbare energie, het aantal decentrale energieproducenten en -verbruikers neemt toe, bijv. windturbines en laadstations. "Onze conventionele infrastructuur is ontworpen voor omgekeerde energiestroom, ", zegt professor Marco Liserre van de universiteit van Kiel. Nieuwe componenten uit de vermogenselektronica kunnen helpen om de elektriciteit naar behoefte te verdelen, en zo het elektriciteitsnet beter te beheren en overbelasting en uitval tegen te gaan. Samen met zijn werkgroep Liserre heeft een vermogenselektronica transformator ontwikkeld, die middenspanning kan omzetten in laagspanning en tegelijkertijd een aansluiting op gelijkstroom mogelijk maakt. “We willen het elektriciteitsnet moderniseren en klaarstomen voor de energietransitie. Wat we nodig hebben is een flexibele, efficiënt en vooral betrouwbaar systeem, ’ vervolgde Liserre.

Dankzij het modulaire ontwerp, de in Kiel ontwikkelde slimme transformator is onderhoudsvriendelijk, en kan eenvoudig en kosteneffectief worden geschaald voor verschillende toepassingen. Het zou het energieverbruik kunnen verminderen en de veiligheid in datacenters en in meer elektrische vliegtuigen kunnen vergroten. In beide omgevingen de infrastructuur is ontworpen met opzettelijk ingebouwde redundantie:meerdere systemen zorgen ervoor dat de operaties betrouwbaar blijven verlopen en de stroomvoorziening niet wordt onderbroken, zelfs als afzonderlijke componenten falen. Omdat de transformator redundantie toepast op het niveau van de bouwstenen, er is minder redundantie op elektronisch niveau nodig, wat de betrouwbaarheid verhoogt en de kosten verlaagt.

De basisbouwsteen van het huidige prototype van de intelligente transformator uit Kiel verbindt een laagspanning dc met een waarde van 800V en een middenspanning ac met een uitgangsspanningsniveau van 2,6 kV line-to-line. Bovendien, het systeem kan tot 100 kW uitgangsvermogen verwerken. De transformator is ontwikkeld als onderdeel van het Europese onderzoeksproject HEART (Highly Efficient And Reliable smart Transformer), die sinds 2014 aan de universiteit van Kiel draait.