2023-10-01  –  2026-09-30

161.009,73 EUR

Technische Universität Darmstadt - Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik - Institut für Elektrische Energiewandlung, Darmstadt, Hessen

03EE3094D

Windenergieanlagen - Generator, elektrische Komponenten [EB1214]

01256660/1  –  Speedy_HTS - Midspeed-Windgenerator mit Hochtemperatursupraleiter-(HTS-)Technologie im Rotor

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE3)

Energie

Ziel des Gesamtvorhabens ist es, einen Midspeed-Generator für die Verwendung in Windturbinen basierend auf einer Hoch-Stromdichte-Technologie mit Kupferwicklung im Stator und mit Hochtemperatursupraleiter-(HTS-)Technologie (HTS der zweiten Generation) im Rotor zu entwickeln, zu konstruieren, zu fertigen und auf einem Teststand zu vermessen. Innerhalb dieses Vorhabens umfasst das Teilprojekt die Vorausberechnung, das elektromagnetische Design und die modellbasierte Untersuchung des Betriebsverhaltens des Generators. Im Rahmen der elektromagnetischen Auslegung werden unter anderem die Magnetkreis-Topologie untersucht, geeignete Betriebsstrategien identifiziert, Verluste in Warm- und Kaltteil des Generators bestimmt und die HTS-Erregerwicklung dimensioniert. Zu diesem Zweck werden effiziente Berechnungsmethoden in Form von gekoppelten feldnumerischen Modellen entwickelt, in denen das Materialverhalten der HTS-Bandleiter abgebildet wird und mit denen eine Identifikation stationärer und dynamischer Generatorparameter möglich ist. Anhand dieser Modelle werden die Auswirkungen einer passiven Diodengleichrichtung auf das Generator-Betriebsverhalten (Drehmomentschwankungen, Zusatzverluste) vorausberechnet. Kann die Beherrschbarkeit dieser Parasitäreffekte nachgewiesen werden, ergeben sich Möglichkeiten zur stark vereinfachten Netzanbindung. Im Rahmen des Teilvorhabens sollten dabei insbesondere kostenrelevante Auswirkungen einer Gleichrichterspeisung auf die Menge an HTS-Bandleiter und auf die Zusatzverluste im Kaltteil (erforderliches Kryo-Kühlsystem) identifiziert und quantifiziert werden. Aufgrund der Neuartigkeit des HTS-Mid-Speed-Generator-Konzepts, ist zudem das dynamische Betriebsverhalten bislang nicht untersucht worden. Aus diesem Grund werden Modelle für die Vorausberechnung transienter Betriebsfälle, wie die Variationen des Erregerstroms und Fehlerfälle, entwickelt, auf Grundlage derer das dynamische Betriebsverhalten im Gesamtsystem abgebildet werden kann.