Projektlaufzeit: 10/2024 – 06/2028

MAGIE zielt darauf ab neue Konzepte für HF-Wickelgüter (Magnetics) zu entwickeln. Denn aktuelle Entwicklungen im Bereich SMD-basierter Leistungshalbleiter ermöglichen zwar theoretische Strombelastungen der magnetischen Bauelemente (Magnetics) von über 70 Arms bei gleichzeitig hohen Frequenzen von 100 kHz bis in den MHz-Bereich. Aber: Die neuen Halbleiter hängen damit aber den aktuellen Stand der Magnetics ab.

Die Herausforderungen zeigen sich besonders bei den Verlusten Magnetics-Verluste im Leistungspfad. Besonders bei Resonanzwandlern können diese nicht nur die Gesamtverluste dominieren, sondern die Leistungsfähigkeit auch aufgrund der eingeschränkten Wärmeableitung limitieren. Effizienzgewinne bei den Magnetics tragen damit besonders zur Gesamteffizienz zukünftiger Stromversorgungen bei. Mit Blick auf die energieeffiziente Netzanbindung zahlreicher Technologien zeichnet sich so ein großer Bedarf an neuen Magnetics-Konzepten ab. Dazu zählen bspw. Photovoltaik, Elektromobilität, Wasserstofferzeugung, Wärmepumpen, Rechenzentren u.v.m.

Auf Basis dieser Entwicklung haben die Antragsstellenden das neue Systemkonzept der frequenzgetrennten Magnetflusskompensation entwickelt, das neue Möglichkeiten zur Reduzierung der Magnetics-Belastung bietet. Allerdings gibt es derzeit zwei Haupthindernisse bei der praktischen Umsetzung: Erstens treten neue Effekte auf, die durch Simulationen schwer abbildbar sind, und zweitens fehlt es an geeigneter Messinfrastruktur, um diese Effekte zu erfassen.

Besonders der zweite Aspekt erweist sich dabei als Hürde. Denn in den vorgesehenen Arbeitsbereichen über 100 kHz und über 70 Arms stößt vorhandene Messtechnik an Grenzen, da sich komplexe Problemstellungen der Nachrichtentechnik (High-Frequency, HF) mit Problemen der Energietechnik (High-Current, HC) vermischen. Wichtige Potenziale zur Steigerung der Energieeffizienz bleiben so ungenutzt.

MAGIE setzt hier an und soll die Energieeffizienz von Stromversorgungen verbessern. Dazu soll das Projekt erstens neue Magnetics-Konzepte untersuchen und zweitens die dafür benötigte Messinfrastruktur liefern. Für die Umsetzung sind drei Arbeitsbereiche mit je einer wissenschaftlichen Stelle vorgesehen: 1) Messstand und Datenauswertung, 2) Strommessung und 3) Magnetics-Konzepte.

Sächsisches Staatsministerium für Energie, Klimaschutz, Umwelt und Landwirtschaft (SMEKUL)