Die Zukunft gehört den erneuerbaren Energien

Im Jahr 2023 gab es zwei Weltrekorde - allerdings keine positiven. Das wärmste Jahr seit Beginn der Aufzeichnungen, mit einem Anstieg von fast 1,5°C über dem vorindustriellen Niveau von 1850-1900; und das höchste Niveau der globalen CO2-Emissionen, mit einem Allzeithoch von über 37 Milliarden Tonnen (Gt) Kohlendioxid.

Wir brauchen dringend Technologien, um das Ruder herumzureißen, insbesondere Technologien, die die Elektrifizierung, die Energieeffizienz und die erneuerbaren Energien fördern. Glücklicherweise sind erneuerbare Energien unverkennbar auf dem Vormarsch - weltweit. Im Jahr 2023 wird bereits ein Drittel (30,2 %) des weltweiten Stroms aus natürlichen Quellen erzeugt. Solar- und Windenergie sind dabei die klaren Spitzenreiter. Überall auf der Welt wird massiv in neue Kapazitäten investiert. Im Jahr 2023 machten Solar- und Windenergie fast 100 % der neu hinzugefügten erneuerbaren Kapazitäten aus (98 %).

Wussten Sie schon? Dieser grüne Ausbau wäre ohne die Mikroelektronik nicht möglich. Innovative Halbleiter sind Bestandteil jeder Anlage zur Nutzung erneuerbarer Energien, insbesondere von Windturbinen und Photovoltaikanlagen. Sie helfen, das Beste aus den natürlichen Quellen herauszuholen, Verluste zu vermeiden und spielen eine entscheidende Rolle bei der Speicherung und Übertragung von grüner Energie.

Als Marktführer treibt Infineon diese positive Entwicklung maßgeblich voran. Infineon-Komponenten sind in vielen modernen Kraftwerken verbaut und helfen, große Mengen an CO2-Emissionen zu vermeiden.

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In Windkraftanlagen wandeln Leistungshalbleiter Strom um und koppeln den Generator an das Netz. Ein Windkraftumrichter in einer Windkraftanlage steuert neben der Stromübertragung mehrere wesentliche Funktionen und benötigt daher Leistungshalbleiter höchster Qualität. Windturbinenkonzepte müssen maximale Verfügbarkeit bieten, um die Netzstabilität zu erhalten. Die Netzstabilität hängt daher von Leistungshalbleiter-Bauelementen ab, die dynamische Fähigkeiten, hervorragende Funktionalität und höchste Zuverlässigkeit bieten.

Infineons Leistungsmodul, das PrimePACK™, unterstützt eine Vielzahl von Funktionen im Triebwerk der Windkraftanlage bei der effizienten Windenergieerzeugung: Einspeisung des erzeugten Stroms in das Netz, Sicherstellung der Netzstabilität, Ausrichtung der Windkraftanlage und der Rotorblätter zum Wind, Schutz der Windkraftanlage vor Überhitzung oder Einfrieren und Abschaltung der Windkraftanlage im Notfall.

Stromrichter und Wechselrichter für Windkraftanlagen

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Das PrimePACK™ IGBT5 mit .XT Interconnection Technology in 1700 V ist das führende Produkt auf dem Windmarkt für die kommenden Jahre und bietet eine erstklassige Power-Cycling-Fähigkeit, die zu einer längeren Lebensdauer führt. PrimePACK™ 3+ ist ein hochmodernes Leistungsmodulpaket, das sich ideal für Windanwendungen eignet. Das PrimePACK™ 3+-Gehäuse ermöglicht erhöhte Strombelastbarkeit zusammen mit den isolierten EiceDRIVER™-Gate-Treibern für Windkraftanlagen. Zusätzlich zu IGBT5 .XT gibt es auch EconoDUAL™ und EconoPACK™+ mit IGBT4-Chiptechnologie zusammen mit EiceDRIVER™ isolierten Gate-Treibern für Windkraftanlagen.

Photovoltaikanlagen können sehr modular für die Stromerzeugung installiert werden – vom einzelnen Hausdach bis hin zu Solarparks. Doch wie bei der Windenergie besteht auch bei der Nutzung der Solarenergie die große Herausforderung, Angebot und Nachfrage auszugleichen. Je nach Wetterlage schwankt die von den Photovoltaik (PV)-Modulen gelieferte Leistung stark. Deshalb ist die effiziente Kombination von Solarmodulen und Energiespeichersystemen mit Hilfe von Halbleitertechnologien eine effektive Möglichkeit, Angebot und Nachfrage zusammenzubringen.

Eine weitere technische Herausforderung: Solarmodule liefern Strom in Form von Gleichstrom (DC), der in Wechselstrom (AC) umgewandelt werden muss, bevor man ihn ins Netz einspeisen, nutzen oder zum Verbrauchspunkt übertragen kann. Leistungshalbleiter und Solar-Wechselrichtertechnologien wandeln Gleichstrom in Wechselstrom um und übertragen den Strom mit minimalen Verlusten.

Je nachdem, an welcher Stelle die Wechselrichter genau eingesetzt werden, z.B. an der PV-Zelle oder in der Batterie, werden diese Wechselrichter als Mikro-Wechselrichter, Power Optimizer, String-Wechselrichter oder Zentralwechselrichter zugeordnet. Batterien beispielsweise benötigen zum Laden ein konstantes Spannungsniveau. Das heißt, die Spannung des Solarmoduls muss abgesenkt oder angehoben werden, ohne dass Energie verloren geht. Spezielle Mikrochips arbeiten in diesem Fall wie ein Schalter und stellen der Batterie genau die richtige Spannung zur Verfügung.

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Das Infineon-Portfolio umfasst eine breite Auswahl an Wechselrichtern, die von wenigen Watt und Kilowatt für den privaten Gebrauch bis hin zu mehreren Megawatt für den kommerziellen und Utility-Scale-Markt reichen. Es umfasst erstklassige diskrete OptiMOS™-, CoolMOS™- und CoolSiC™-MOSFETs und IGBTs sowie hochintegrierte 3-Level-Easy-1B/2B-Module, funktional integrierte EiceDRIVER™-Gate-Treiber-ICs und XMC™-Mikrocontroller. Unterstützt durch unsere End-to-End-Anwendungsexpertise bieten wir Chip-Kombinationen an, um höchste Leistungsdichten und erstklassige Wirkungsgrade zu erreichen.