Snabbladdning av elbilar kräver mycket energi på kort tid. Dessa toppbelastningar leder till flaskhalsar i elnätet, och är ett av problemen med utbyggnaden av elektrisk mobilitet. De många utmaningarna med energiomställningen kräver ett flexibelt och pålitligt elnät, som kan ta emot fluktuationer i förbrukning och produktion av energi. Ett nyckelelement i detta kan vara den smarta transformatorn, som undersöks av Power Electronics arbetsgrupp vid Kiel University. På basis av krafthalvledare gjorda av kiselkarbid, de har utvecklat en prototyp som automatiskt reglerar strömflödet. Den skulle kunna användas inte bara för en bättre integration av laddstationer i elnätet, men även för anslutning av likströmsnät och i datacenter. Forskarna kommer att presentera en del av prototypen för första gången på Hannover Messe.

Som en del av utbyggnaden av förnybar energi, antalet decentraliserade energiproducenter och konsumenter ökar, t.ex. vindkraftverk och laddstationer. "Vår konventionella infrastruktur är designad för omvänt kraftflöde, ", sa professor Marco Liserre från Kiel University. Nya komponenter från kraftelektronik kan hjälpa till att fördela elen efter efterfrågan, och därmed bättre hantera elnätet och motverka överbelastning och avbrott. Tillsammans med sin arbetsgrupp, Liserre har utvecklat en kraftelektroniktransformator, som kan omvandla mellanspänning till lågspänning och möjliggör en anslutning till DC samtidigt. "Vi vill modernisera elnätet och förbereda det för energiomställningen. Det vi behöver är en flexibel, effektivt och framför allt tillförlitligt system, " fortsatte Liserre.

Tack vare sin modulära design, den smarta transformatorn utvecklad i Kiel är underhållsvänlig, och kan enkelt och kostnadseffektivt skalas för olika applikationer. Det skulle kunna minska energiförbrukningen och öka säkerheten i datacenter och i fler elektriska flygplan. I båda miljöerna, infrastrukturen är utformad med avsiktlig inbyggd redundans:flera system säkerställer att verksamheten fortsätter att fungera på ett tillförlitligt sätt och att strömförsörjningen inte avbryts, även om enskilda komponenter misslyckas. Eftersom transformatorn tillämpade redundans på byggblocksnivå, mindre redundans på elektronisk nivå är nödvändig, vilket ökar tillförlitligheten och minskar kostnaderna.

Den grundläggande byggstenen i den nuvarande prototypen av den intelligenta transformatorn från Kiel ansluter en lågspänningslikström med ett värde på 800V och en mellanspänning AC med en utspänningsnivå på 2,6 kV linje-till-linje. Dessutom, systemet kan hantera upp till 100 kW uteffekt. Transformatorn utvecklades som en del av det europeiska forskningsprojektet HEART (Highly Efficient And Reliable smart Transformer), som har funnits vid Kiel University sedan 2014.