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Zusammenfassung
  • Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Entwicklung von Gleichspannungswandlern auf Basis von Siliziumkarbid-Halbleitern für die direkte Integration von Photovoltaikanlagen und Second-Life-Batteriespeichern in das Solinger Oberleitungsnetz für Trolleybusse im Rahmen eines vom Bund geförderten Forschungsprojektes. Das Entwicklungsziel liegt hierbei auf einem kompakten, effizienten und insbesondere serientauglichen Prototyp zur zeitnahen Verwendung entlang des Oberleitungsnetzes. Die zu Beginn des Projektes durchgeführte Potenzialanalyse in Bezug auf die Stromerzeugung durch Photovoltaikanlagen entlang des Oberleitungsnetz zeigt, dass rein bilanziell ausreichend Energie für den vollständig regenerativen Betrieb des öffentlichen Personennahverkehrs produziert werden kann. Die zusätzliche Einbindung von Second-Life-Batteriespeichern führt dabei zu einer Erhöhung des Eigenverbrauchs. „Second-Life“ bezeichnet hier die Nutzung von Traktionsbatterien aus Trolleybussen, deren Energiedichte auch nach mehrjährigem täglichen Betrieb für eine stationäre Zweitnutzung mit reduzierter Spitzenleistung ausreicht. Basierend auf den technischen Anforderungen des Solinger Oberleitungsnetzes, typischen Photovoltaikinstallationen sowie den eingesetzten Batteriespeichern und unter Berücksichtigung der Eigenschaften von Siliziumkarbid-Halbleitern wird in der Arbeit eine Schaltungstopologiesowie ein kompaktes Gesamtkonzept für die beiden Gleichspannungswandler entwickelt. Die anschließende Darstellung der entwickelten Hardware sowie die Analyse der Prototypen zeigen, dass durch den Einsatz von Siliziumkarbid kompakte und produzierbare Gleichspannungswandler mit hohem Wirkungsgrad realisiert werden können und das Ziel des Forschungsprojektes damit erreicht wurde.
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