PV4Life - Erhöhung der Stromrichter-Lebensdauer durch optimierte Komponenten-Optimierung mittels digitaler KI Zwillinge

Im Projekt PV4Life wir die Lebensdauer von Stromrichtern für Photovoltaik (PV)-Anlagen untersucht, denn die Zuverlässigkeit und Lebensdauer von stromrichterbasierten Systemen ist ein wichtiger gesellschaftlicher und wirtschaftlicher Faktor zur Ausgestaltung unseres Energiesystems mit erhöhter Versorgungssicherheit bei möglichst niedrigen Kosten.

Mit diesem Vorsatz wird im Projektvorhaben an einem effektiven Weg zum Durchschreiten der Prozessphasen für die Neuentwicklung und zur Verbesserung von stromrichter-basierten Anlagen und ihrer kritischen Komponenten geforscht.

Um die Lebensdauer von PV-Stromrichtern zu untersuchen werden drei Dauertests über mehrere Jahre durchgeführt, damit die Alterung eines spezifischen Stromrichters beobachtet und gemessen werden kann. Parallel dazu werden in separaten Versuchsaufbauten die Stromrichter auf Komponenten-Ebene untersucht, indem die Leistungshalbleiter, die Kondensatoren und die Leistungsdrosseln in beschleunigten Alterungstests belastet werden.

Mit Hilfe der Dauertests und den Komponenten-Tests soll festgestellt werden, wie Stromrichter altern und welche Parameter beeinflusst werden. Basierend auf diesen Erkenntnissen werden zunächst Lebensdauer-Modelle der einzelnen Komponenten und dann des gesamten Stromrichters entwickelt. Zudem gehen die Erkenntnisse in die Entwicklung von beschleunigten Alterungstests ein, welche in einem Hardware-in-the-Loop (HiL) System integriert werden.

Das Modell des Stromrichters wird zudem zu einem Stromrichter-Zwilling erweitert bei dem das Ziel ist, dass sich dieser wie der reale Stromrichter verhält. 

Anhand des realen Stromrichters und des digitalen Zwillings wird schließlich ein Stromrichter-Analysator aufgebaut, welcher basierend auf künstlicher Intelligenz beispielsweise Fehler oder technische Anomalien erkennen soll. Dieser soll als eine Regelstrategie in zukünftige Stromrichter einfließen und so die Lebensdauer erhöhen.

Der Fokus der H-BRS liegt in dem Vorhaben auf der Untersuchung der Stromrichter-Komponenten und deren Alterung, sowie der Entwicklung beschleunigter Alterungstests für die Anwendung im HiL-System.