Nachhaltigkeit mit Leistungselektronik

Die Menschheit hat ungezügelten Appetit auf Energie, wobei in etwa 40% dieser Energie in Form elektrischer Energie verbraucht wird. In wenigen Jahrzehnten werden es wohl 60% sein. Diese elektrische Energie wird erzeugt, in dem wir Kohle, Öl und Gas verbrennen und dabei große Mengen an klimafeindlichen Gasen mit lebensbedrohlichen klimatischen Folgen freisetzen. Oder in dem wir Strom in nuklearen Anlagen gewinnen und die sichere Entsorgung des Abfalls den Generationen nach uns überlassen, denn dafür haben wir heute keine sichere Technologien. All dies ist das Gegenteil dessen, was Nachhaltigkeit meint. Wir verbrauchen mehr, als erneuert werden kann.

Dabei gäbe es doch im Überfluss Energiequellen, wie Wind, Sonne, Wasser, Geothermie, und nachwachsende Rohstoffe, aus denen sich der ständig wachsende Bedarf an elektrischer Energie vollständig decken ließe. Nur leider wird diese Energie nicht, wie bisher, an zentralen Knotenpunkten erzeugt und von dort aus übertragen und verteilt, sondern diese Quellen befinden sich weit verstreut und erzeugen die elektrische Energie auch nicht stetig und gleichmäßig. Große Investitionen in Leitungsnetze und Speicher wären erforderlich, würden wir es wirklich ernst meinen mit der Nachhaltigkeit auf diesem Gebiet.

Eine der Basistechnologien, ohne die nachhaltige Energieerzeugung, -verteilung und -nutzung undenkbar ist, ist die Leistungselektronik. Da in den nächsten Jahrzehnten nicht damit zu rechnen ist, dass sich Energie effizient in großen Mengen speichern lässt, muss es  die Leistungselektronik ermöglichen, Erzeugung und Verbrauch optimal in Einklang zu bringen. Die Lösung sind sogenannte intelligente Übertragungs- und Verteilungsnetze, in denen die Leistungselektronik eine wichtige Rolle spielt.
Strom aus erneuerbaren Quellen ist relativ teuer, und die effiziente Nutzung dieser teuer gewonnenen elektrischen Energie mit Hilfe der Leistungselektronik verstärkt dies. Aber stimmt das wirklich? Bürden wir nicht die Folgenkosten unserer heute kostengünstig erscheinenden elektrischen Energie nachfolgenden Generationen auf?

Rund ein Drittel seines Umsatzes erzielt SEMIKRON mit Produkten, die in Windkraft- und Solaranlagen eingesetzt werden. Beharrlich wurden Technologien weiterentwickelt - auch in Zeiten, in denen die ökonomischen Aussichten der erneuerbaren Energie zweifelhaft waren wurden die Verfügbarkeit, die Zuverlässigkeit und die Kosten leistungselektronischer Komponenten stetig verbessert. So reicht die Palette der Produkte heute von einfachen Modulen über intelligente Module bis hin zu kompletten Lösungen wie SKiiP4, die neueste Generation intelligenter Module für den Einsatz in Windkraftanlagen und SEMIKUBE mit Leistungshalbleiter, Kühler, Zwischenkreiskondensatoren, Ansteuerung und Sensorik, eine Lösung für den Einsatz in großen Solarwechselrichtern. Die einzigartige Druckkontakttechnologie verleiht dieser Komponente eine sehr hohe Zuverlässigkeit in der relativ rauen Umgebung einer Windkraftanlage.

 

 

 

 

 

Mit der SKiN-Technologie stellt SEMIKRON eine Packaging-Technologie für Leistungshalbleiter-Bauelemente vor, die den bisherigen Technologien in Punkto Leistungsdichte, Wärmeabfuhr und Wechselfestigkeit weit überlegen ist. Damit lassen sich Komponenten und Systeme für Wind- und Solaranlagen bauen, die wesentlich kompakter und zuverlässiger sind. Merkmale dieser Technologie sind, dass sie ohne Bonddrähte auskommt, und dass alle notwendigen Verbindungen mit Sinterschichten aus reinem Silber ausgeführt sind. Die SKiN-Technologie eröffnet durch ihre niederinduktive Bauweise und durch die ausgewählten hochtemperaturfesten Materialien die Möglichkeit zukünftig auch effiziente SiC-basierte Leistungsmodule im mittleren bis hohen Leistungsbereich zu entwickeln. Abbildung 3 zeigt eine sog. SKiN-Basiseinheit, ein daraus resultierendes Leistungshalbleitermodul und ein aus diesen Modulen aufgebauten Schaltschrank für Windkraftanlagen, bei dem ca. 35 % an Volumen gegenüber herkömmlichen Techniken eingespart werden kann.