ABB : Leistungshalbleiter für die Energiewende

Heidelberg, 21. Januar 2016 - Thyristoren und Transistoren der neuesten Generation ermöglichen weitere Effizienzsteigerungen, die die Ziele der Energiewende unterstützen

ABB, der führende Anbieter in der Energie- und Automationstechnik, hat heute eine neue Generation von Leistungshalbleitern präsentiert. Auf der Hannover Messe wird ABB einen neuen Transistoren-Typ vorstellen, so genannte BIGTs (Bimode Insulated Gate Transistors) und eine neue Generation verlustarmer Thyristoren. Diese ermöglichen weitere Effizienzsteigerungen im Bereich der Energieübertragung.

Leistungshalbleiter sind sozusagen das Rückgrat der Energiewende: Sowohl in der Energieüber-tragung, beispielsweise als Teil von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Systemen (HGÜ-Systemen), als auch in Produkten wie Antrieben, die Pumpen vorgeschaltet werden, um diese effizienter zu betreiben. Die Energiewende in Deutschland hat zahlreiche Facetten, die von einer grundsätzlichen Umstellung der Erzeugungsstruktur und einem daraus resultierenden Umbau der Übertragungsnetze bis hin zu einer Senkung des Energieverbrauchs durch Maßnahmen zur Erhöhung der Energieeffizienz reichen.

Die Entwicklung der selbstgeführten HGÜ-Technologie, die ABB in den 90er Jahren unter dem Namen HVDC Light eingeführt hat, war erst durch den Einsatz von Transistoren möglich. Vorteile, wie beispielweise die Schwarzstartfähigkeit machen sie zur idealen Technologie für die Anbindung von Offshore-Windparks mit Gleichstrom. Die Möglichkeit, mit den HGÜ-Konvertern Systemdienstleistungen zu erbringen, wie etwa die Kompensation von Blindleistung, ist einer der Gründe für den Einsatz der selbstgeführten HGÜ-Technologie für die effiziente Übertragung großer Mengen an Strom von Nord nach Süd in den geplanten deutschen HGÜ-Korridoren.

In den neuen BIGT-Chips kann durch eine zweistufige Integration von Transistor- und Diodenfunktion auf einem Chip die Energiedichte erheblich gesteigert werden. Sie zeichnen sich zudem durch eine besonders hohe Toleranz von Fehlerströmen aus. In Verbindung mit der in einer Vielzahl von HVDC Light-Systemen bewährten Druckkontakt-IGBT-Technologie kann die Produktpalette erheblich erweitert werden: Neu werden Bauelemente bis 3.000 A Nominalstrom (6.000 A maximaler Abschaltstrom) und 4.500 V Blockierspannung angeboten.

Auf der Hannover Messe wird ABB auch die neueste Generation an Thyristoren präsentieren, die zweite Art schaltbarer Leistungshalbleiter. Thyristoren zeichnen sich durch hohe Blockierspannungen bis zu 8.500 V aus, bei geringsten Verlusten im leitenden Zustand (kleiner 1,8 V bei 5.000 A). Bereits seit Mitte der 70er Jahre werden Thyristoren auch für die klassische Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (bei ABB: HVDC Classic) eingesetzt. Die Energieübertragung bei hoher Spannung als Gleichstrom mittels Freileitungen geschieht aufgrund fehlender induktiver Verluste nahezu verlustfrei.

'Lange wurde angenommen, dass der Reifegrad dieser Anlagen seinen Zenit erreicht oder sogar überschritten hat. Neue verlustärmere Thyristoren von ABB zeigen nun, dass hier doch noch eine
höhere Effizienz möglich ist', erläutert Sven Klaka, Produktmanager für ABB Semiconductors in Lenz-burg, Schweiz. 'Dies ist ein weiteres Beispiel für modernste ABB-Technologien, die negative Einflüsse auf die Umwelt reduzieren.'

Durch Optimierung der Thyristorstrukturen können die Leitverluste der Umformer um weitere 13 Prozent gesenkt werden. Die gesamte Energieeinsparung pro Konverterstation beträgt allein durch die Verwendung dieser Bauelemente etwa 0.5 MW pro GW übertragener Energie. Neue HVDC Classic-Systeme können damit mehr als 10 GW Energie übertragen.

ABB in Deutschland erzielte im Jahr 2014 einen Umsatz von 3,22 Milliarden Euro und beschäftigt etwa 10.800 Mitarbeiter. ABB ist führend in der Energie- und Automatisierungstechnik. Das Unternehmen ermöglicht seinen Kunden in den Bereichen Energieversorgung, Industrie, Transport und Infrastruktur ihre Leistung zu verbessern und gleichzeitig die Umweltbelastung zu reduzieren. Die Unternehmen der ABB-Gruppe sind in rund 100 Ländern tätig und beschäftigen weltweit etwa 140.000 Mitarbeiter.

Anmerkung: Alle Angaben nach US-GAAP.

Bilder zum Download:

Low Loss Thyristor 8.500 V, 5.500 A.

BiGT StakPak 4.500 V, 3.000 A.