ECPE-Positionspapier

Leistungselektronik als Schlüssel zur All-Electric Society

30. November 2022, 14:00 Uhr | Ralf Higgelke
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Als Schlüsseltechnologie für Energieeffizienz und Nachhaltigkeit wird die Leistungselektronik die Energie- und Mobilitätswende entscheidend mitgestalten. Nun hat das European Center for Power Electronics (ECPE) ein entsprechendes Positionspapier veröffentlicht.

Die heutige Wirtschaft basiert immer noch weitgehend auf fossilen Energieträgern, die zur Erzeugung von Wärme und Strom sowie für Verkehr und Mobilität verbrannt werden. Immer deutlicher erkennen mehr und mehr Menschen, dass dieses System insbesondere aufgrund der dramatischen Auswirkungen des Klimawandels durch die vom Menschen verursachten CO2-Emissionen nicht nachhaltig ist.

Gegenwärtig beobachten wir einen Übergang zu einer »More-Electric Society« mit dem Endziel einer »All-Electric Society«, in der die Elektrifizierung auf der Nutzung erneuerbarer Energien beruht. Bei der Energiewende sieht das European Center for Power Electronics (ECPE) auf der Erzeugerseite einen Übergang zur dezentralen Stromerzeugung auf der Basis erneuerbarer Energien und auf der Verbraucherseite einen Übergang zur energieeffizienten Stromwandlung und -steuerung. Parallel dazu vollzieht sich ein grundlegender Wandel im Bereich Verkehr und Mobilität durch eine fortschreitende Elektrifizierung der Fahrzeuge auf der Grundlage drehzahlvariabler Antriebe. All diese Veränderungen basieren auf der effizienten Umwandlung und Steuerung von elektrischer Energie, oder anders gesagt, auf Leistungselektronik.

Effizienter Umgang mit Ressourcen

Ein weiterer Megatrend, den die Leistungselektronik unterstützt, ist die Ressourceneffizienz in Bezug auf den Verbrauch von Rohstoffen. Durch die Miniaturisierung von Umrichtersystemen und die erhöhte Leistungsdichte, die durch Wide-Bandgap-Leistungshalbleiter (SiC und GaN) ermöglicht wird, lassen sich erhebliche Mengen an Rohstoffen einsparen, beispielsweise Kupfer und Aluminium. Weitere Innovationen sind im Bereich der Lebenszyklusbewertung und der Kreislaufwirtschaft erforderlich, wobei der Schwerpunkt auf der Wiederverwendung und dem Recycling in der Leistungselektronik liegt.

Wichtige Innovationen auf Systemebene werden durch die Digitalisierung und künstliche Intelligenz vorangetrieben, wo intelligente Leistungselektronik dem Nutzer erweiterte Funktionen bieten und auf Systemebene weiter Energie einsparen lässt, die weit darüber hinausgeht, was sich durch höhere Wirkungsgrade bei Umrichtern allein realisieren lässt.

Schließlich ist die Bedeutung von Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zu erwähnen, da Zuverlässigkeit ein wesentliches Unterscheidungsmerkmal für die europäische Leistungselektronikindustrie ist. Zuverlässigkeit ist ein interdisziplinäres Querschnittsthema, das von der Materialwissenschaft, die hinter den Degradationsmechanismen steht, über die Technologie und die Produktqualifizierung und -prüfung bis hin zu intelligenten Zuverlässigkeitskonzepten einschließlich Zustands- und Gesundheitsüberwachung reicht.

Das vollständige Papier steht unter www.ecpe.org/AllElectricSociety zum Download bereit.


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