Pressemeldung

2011-01-21

Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert ein Forschungsprojekt von Bosch, Semikron, Epcos, Sumida, Fraunhofer IISB, Treofan, FIT-Ceramics, VIA Elektronik und Fraunhofer IKTS

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Nürnberg, 20.Januar 2011 - Führende Hersteller von passiven Bauelementen wie Epcos, Sumida und Via Elektronik sind zusammen mit Spezialisten für Werkstoffe und Forschungseinrichtungen wie Treofan, FIT-Ceramics, Bosch, Semikron, Fraunhofer IISB und Fraunhofer IKTS ausgewählte Projektpartner in dem Forschungsprojekt „Effiziente passive Bauelemente höchster Energiedichte für einen erweiterten Temperaturbereich in der Leistungselektronik – EPa“.

 

Auf Grundlage der Hightech-Strategie der Bundesregierung, Programm Informations- und Kommunikationstechnologien - IKT2020, unterstützt das Bundesministerium für Bildung und Forschung, BMBF, im Rahmen der Förderbekanntmachung „Leistungselektronik zur Energieeffizienzsteigerung, LES,“ das Projekt EPa mit 1,669 Mio € und einem Gesamtvolumen von 2,923 Mio €.

 

Mit diesem anwendungsorientierten Forschungsvorhaben soll eine wesentliche Grundlage für Innovationen auf dem Gebiet der passiven Bauelemente – in Verbindung mit modernen Stromversorgungen - gelegt werden. Ziel von IKT2020 ist unter anderem, die technische Spitzenstellung Deutschlands im Bereich der IKT auszubauen und zu festigen. Die Laufzeit dieses Forschungsvorhabens geht über drei Jahre und soll Ende Mai 2013 abgeschlossen sein.

 

Ziel des Projekts EPa ist es, durch den Einsatz neuartiger passiver Bauelemente zukünftig wesentlich kompaktere und damit ressourcenschonende Stromversorgungen aufbauen zu können. „Die Besonderheit bei dem Verbund liegt darin, dass erstmalig Bauelementehersteller und Anwender gemeinsam versuchen, deutliche Fortschritte in der Technologie getakteter Stromversorgungen zu erreichen“, erläutert der Verbundkoordinator Johann Winkler, SUMIDA Components & Modules GmbH.

 

Hintergrund

Steigende Energiekosten sind nicht nur für Privathaushalte belastend, sie werden auch immer mehr zu einem Wettbewerbsfaktor für die gesamte deutsche Volkswirtschaft. Zugleich zwingen die Klimaschutzziele zur verantwortungsbewussten Ressourcennutzung. So ist heute 40 % der weltweit genutzten Energie elektrische Energie. Dieser Anteil wird bis 2040 voraussichtlich auf 60 % steigen. Damit wächst auch wesentlich der Bedarf an Leistungselektronik.

 

Die Leistungselektronik ist ein Teilgebiet der Elektrotechnik; sie umfasst die Umformung und die Verteilung elektrischer Energie mit elektronischen Bauelementen und Systemen. Die Leistungselektronik ist eine Schlüsseltechnologie zur effizienten Ressourcennutzung. Die Energieeinsparpotenziale werden bei konsequenter Anwendung von Leistungselektronik auf 20 bis 35 % geschätzt. Die Bundesregierung fördert deshalb auf der Grundlage des Rahmenprogramms IKT2020 multidisziplinäre Forschungs- und Entwicklungsprojekte zum Thema „Leistungselektronik zur Energieeffizienz-Steigerung, „LES“.

 

Neben den Leistungshalbleitern sind die passiven Bauelemente, beispielsweise Spulen und Kondensatoren, die Schlüsselkomponenten in leistungselektronischen Baugruppen und Systemen. Nachdem in den letzten 20 Jahren große Fortschritte auf dem Gebiet der Leistungshalbleiter erreicht wurden, steht derzeit einer weiteren Miniaturisierung von Leistungsbaugruppen der benötigte Bauraum für die passiven Bauteile im Wege. Der Grund hierfür liegt in den physikalischen Randbedingungen bei der Miniaturisierung von passiven Bauelementen, welche deutlich restriktiver sind als z.B. im Bereich der Informations- und Kommunikationselektronik. Während im letzteren Fall Bits und Bytes auf immer kleinerem Raum gespeichert werden können, ist die Speicherung von elektrischer Energie, wie sie bei leistungselektronischen Prozessen erforderlich ist, durch die Materialeigenschaften an bestimmte Mindestvolumina gebunden. Aus diesem Grund gelten passive Bauelemente bei den Anwendern gemeinhin als zu groß, zu schwer und zu teuer. Es geht also darum, dass diese der Entwicklung bei den Leistungshalbleitern nicht nur standhalten, sondern bei diesen selbst einen weitere Verbesserungen im Bereich höherer Betriebsfrequenzen zu fordern.

 

Im Rahmen des Projekts EPa soll als Bauteil – Demonstrator ein mobiles Ladegerät für Batterien von Elektroautos aufgebaut werden, welches neben einer Wirkungsgradsteigerung bei der Leistungselektronik, auch eine Energieeinsparung im Gesamtsystem durch die Reduzierung von Masse und Gewicht ermöglicht. Gerade in mobilen Anwendungen zeigt dies in der Gesamtheit eine umwelttechnisch höhere Wirkung als die alleinige Reduzierung elektrischer Verluste.

 

Der Verbund EPa hat sich zum Ziel gesetzt, durch neuartige Materialien, Aufbaugeometrien und Kühlmechanismen, eine neue Generation von leistungselektronischen passiven Bauelementen zu entwickeln und damit einen entscheidenden Beitrag zur weiteren Miniaturisierung leistungselektronischer Baugruppen zu leisten. Zur Lösung dieser Aufgabe gibt es zwei Wege. Zum einen muss das Energiespeichervermögen der beteiligten Materialien verbessert werden und zum anderen muss man die gespeicherten Energieinhalte einer Spule, 1/2 LI², oder eines Kondensators, 1/2 CU², möglichst oft pro Sekunde vom Eingang zum Ausgang einer Elektronikschaltung weitergeben. Im Klartext bedeutet das eine signifikante Erhöhung der Betriebsfrequenz. Damit einher ginge in der Regel eine deutliche Erhöhung der Verlustwärme der passiven Bauelemente, welche durch innovative Materialien begrenzt und über entsprechende Kühlmaßnahmen abgeführt werden muss.

 

Die technische Zielrichtung ist die Erforschung verbesserter Basismaterialien, eine Optimierung der Konstruktion der Bauelemente und der Aufbau eines kompakten Funktionsmusters.

 

Mit der wirtschaftspolitischen Zielrichtung durch die Erforschung und Entwicklung von „best in class“ Technologien sollen der Abwanderungstrend in der Bauelementeindustrie gebremst und noch bestehende Arbeitsplätze gesichert werden. Die Forschungsergebnisse sollen mit Patenten hinterlegt und somit die Nachhaltigkeit für den Standort Deutschland gesichert werden.

 

Bild 1: Bernhard Kalkmann, Technischer Leiter bei Semikron in Nürnberg

Bild 2 :„Die Besonderheit bei dem Verbund liegt darin, dass erstmalig Bauelementehersteller und Anwender gemeinsam versuchen, deutliche Fortschritte in der Technologie getakteter Stromversorgungen zu erreichen“, erläutert der Verbundkoordinator Johann Winkler, SUMIDA Components & Modules GmbH.

 

Über SEMIKRON:

Das Familienunternehmen Semikron mit Hauptsitz in Nürnberg ist einer der führenden Leistungshalbleiterhersteller weltweit. Es wurde 1951 gegründet und beschäf¬tigt weltweit 3200 Mitarbeiter. Ein internationales Netzwerk aus 35 Gesellschaften mit Produktionsstandorten in China, Korea, Indien, Südafrika, Brasilien USA, Italien, Frankreich, Slowakei und Deutschland garantiert eine schnelle und umfassende Betreuung des Kunden vor Ort.

 

Produkte:

Die Produktpalette reicht von Chips, diskre¬ten Halbleitern, Transistor-, Dioden- und Thyristor-Modulen über kundenspezifische Lösungen bis zu integrierten Leistungselektronik-Systemen für Anwendungen von einem Kilowatt bis zu mehreren Megawatt. Semikron ist mit einem Anteil von 37% Marktführer bei Dioden- und Thyristor-Halbleitermodulen, (Quelle: IMS-Research „The worldwide market for power semiconductor discretes and modules“ 2008).

 

Anwendungen:

Semikron Technologie findet sich heute in fast der Hälfte aller Windkraftanlagen weltweit. Bis 2009 wurden laut der Studie von BTM Consult ApS weltweit 122 Gigawatt Windleistung installiert; davon enthalten 57 Gigawatt Semikron Bauteile. „Semikron inside“ ist zu einem Markenzeichen bei Industrieantrieben, Stromversorgungen, erneuerbare Energien und Batterie- und Schienenfahrzeugen geworden. Mit der mehrheitlichen Übernahme von Compact Dynamics setzt Semikron erneut ein Zeichen im Elektro- und Hybridmarkt. Als bedeutender Innovator auf dem Gebiet der Leistungselektronik wurde eine Vielzahl seiner Entwicklungen zum Industriestandard. www.semikron.com

 

Kontakt:

SEMIKRON INTERNATIONAL GmbH
Sigmundstr. 200
90431 Nürnberg

 

Presse

Annette Müller

Manager International Communications

Tel: +49-(0) 911-6559-158

Fax: +49-(0) 911-6559-77158

annette.mueller@semikron.com

 

Technische Informationen

Bernhard Kalkmann

Technischer Leiter

Tel: +49-(0) 911-6559-179

Fax +49-(0) 911-6559-77179

bernhard.kalkmann@semikron.com

 

 

Die Projektpartner:

www.Bosch.com

www.SUMIDA.com

www.Fraunhofer.com

www.Treofan.com

www.Epcos.com

www.FIT-Ceramics.com

www.via-electronic.de

 

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