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Steinbring

Dipl.-Ing. Manuel Steinbring

"Der Z-Umrichter als einstufiger Universalumrichter"

 

Möchte man regenerative Energie nutzen, gibt es grundsätzlich zwei Vorgehensweisen. Bei Verfügbarkeit eines zuverlässigen Netzes wird meistens die Energie ins Verbundnetz eingespeist. Dies wird zumindest in Deutschland dadurch begünstigt, dass der eingespeiste Strom vergütet wird. Befindet man sich dagegen an einem entlegenen Ort mit keinem oder einem unzuverlässigen Stromnetz wird die Energie meist in ein Inselnetz eingespeist und lokal verbraucht. Oftmals stehen Solarzellen oder kleine Wasserturbinen zu Verfügung, um kleiner Energiemengen von weinigen Kilowatt zu erzeugen.

Das Problem ist, das die zur Verfügung stehende Energie in einem falschen Format bereit steht. Bei Verwendung von Solarzellen entsteht Gleichspannung, kommt eine Wasserturbine zum Einsatz, variiert die Frequenz und die Amplitude der Spannung mit dem zur Verfügung stehenden Wasserfluss oder dem aktuellen Wasserstand. Es ist also ein weiteres Element erforderlich, das die zur Verfügung stehende Spannung in eine Nutzbare umwandelt, z.B. in eine Wechselspannung mit konstanter Amplitude und Frequenz.

Zum Einsatz kommt hier in der Regel die Leistungselektronik. Das gängige Konzept sieht eine Zweistufige Lösung vor. Die schwankende Eingangsspannung wird zunächst gleichgerichtet und auf ein definiertes Niveau angehoben. In einem zweiten Schritt wir diese Gleichspannung in eine Wechselspannung umgewandelt.

Der Z-Umrichter stellt diese Funktionalität in einem Schritt bereit. Durch eine geschickte Erweiterung eines Standard Wechselrichters mit dem so genannten Z-Netzwerk, können beide Umwandlungsstufen in einer leitungselektronischen Schaltung vereint werden.