IEA 4E TCP-PECTA: Leistungselektronik zur Steuerung und Umwandlung elektrischer Energie (Arbeitsperiode 2021 - 2024)

Der Power Electronic Conversion Technology Annex (PECTA - Leistungselektronik zur Steuerung und Umwandlung elektrischer Energie) ist einer von 4 Annexen im IEA 4E Technologieprogramm (TCP). PECTA soll dabei das Effizienzpotential unter Verwendung und durch Integration von Halbleitern mit weitem Bandabstand (Wide-Bandgap WBG) in Leistungselektronikapplikationen evaluieren und als unabhängige Informations- und Wissensplattform für politische Entscheidungsträger:innen zum Thema WBG dienen.

Kurzbeschreibung

Der Power Electronic Conversion Technology Annex (PECTA) wurde mit März 2019 offiziell gestartet und ist einer von vier Annexen (EDNA, EMSA, SSL und PECTA) des IEA 4E Technologieprogramms (TCP).

Globales Ziel von PECTA

Das Hauptziel von PECTA besteht darin, Informationen über WBG basierte leistungselektronische Applikationen zu sammeln, zu analysieren und international akzeptierte Ansätze zur Förderung der Integration einer solchen Technologie in leistungselektronische Systeme zu koordinieren. Dadurch soll ein besseres Verständnis und Handeln von Regierungen und politischen Entscheidungsträger:innen entwickelt und unterstützt werden.

Spezifische Ziele von PECTA

Sammeln und Analysieren von Informationen über neue WBG-basierte Leistungselektronik,
Austausch von Fachwissen und Ressourcen zu dieser energieeffizienten Technologie,
Koordination international akzeptabler Regierungsansätze zur Förderung von WBG-basierter Leistungselektronik,
Entwicklung eines besseren Verständnisses und Förderung staatlicher Maßnahmen, die den Einsatz von WBG-basierter Leistungselektronik fördern,
Begleitung und Unterstützung internationaler Normungsorganisationen (z.B. IEC).

Der Annex ist in zwei Arbeitsperioden (2019 – 2024 & 2024 - 2029) unterteilt, wobei die erste Arbeitsperiode in die „Introduction Phase" und die „Established Phase" gegliedert wurde.

Im Zuge der Introduction Phase wurden initial zwei Themengebiete im Detail bearbeitet:

Task 1: Prüfen des Effizienzpotentials verschiedener Anwendungsbereiche für WBG.
Task 2: Untersuchung aktueller Roadmaps für WBG Applikationen (Roadmap for Power Devices) inklusive globaler Betrachtung und Berücksichtigung der Sicht politischer Entscheidungsträger.

Im Zuge der „Established Phase" wurden auf Basis der aus der „Introduction Phase" abgeleiteten Erkenntnisse folgende spezifische Tasks definiert und erfolgreich abgearbeitet:

Task A: Effizienzkennzahlen
Task B: Energie- und umweltrelevante Lebenszyklusanalysen
Task C: Überarbeitung „Application Readiness Map"
Task D: Policymaßnahmen und Applikations Mapping
Task E: Normen für WBG-Markteintritt
Task F: Messungen von Stromverbrauchseffizienz

Wesentliche Ergebnisse der österreichischen Beteiligung am PECTA Annex sind das Generieren von Wissen für langfristige Konzepte für eine zuverlässige Integration und maximale Ausnutzung des möglichen Potentials der WBG Technologie. Die Bewusstseinsbildung bei z.B. Netzbetreiber:innen, Industrie und politischen Entscheidungsträger:innen ist relevant, um schlussendlich das Vorhaben zu beschleunigen, dass diese Produkte und deren Vorteile Endkund:innen (auch energiepolitisch gesteuert) zugängig gemacht werden können. Der Annex wurde als Operating Agent koordiniert und eine Academic Advisory Group geleitet.

Ergebnisse

Eine detaillierte Auflistung und Diskussion sämtlicher Ergebnisse ist unter iea-4e.org/pecta/publications/ zu finden (Task A – F).

Die wesentlichen Erkenntnisse aus den Tasks mit österreichischer Beteiligung (Task A, B, F) sind kurz zusammengefasst:

Es konnte nachgewiesen werden, dass WBG-basierte Ladegeräte im Leistungsbereich < 65 W und im Vergleich zu siliziumbasierten Konkurrenzprodukten sowohl effizienter als auch kompakter sind. Selbst unter Berücksichtigung der höheren Energie, die für die Erzeugung von WBG-Komponenten benötigt wird, kann über die gesamte Lebensdauer ein positiver Effekt durch die Verwendung von WBG bei diesen Produkten nachgewiesen werden. Die verbesserte Energieeffizienz und die hohe Anzahl an Produkten weltweit ergibt ein beeindruckendes Maß an möglicher Energieeinsparung, wenn zukünftig die Einführung dieser effizienteren Lösungen unterstützt wird.