M.Sc. Simon Frank

Christian Hirsch

Motivation

Der im Zuge der Energiewende stark ansteigende Wasserstoffbedarf erfordert ein leistungsstarkes Wasserstoffnetz. Aktuelle Forschung beschäftigt sich deshalb u.a. mit dem Transport von kryogenem Flüssigwasserstoff über Pipelines, da dieser eine besonders hohe Energiedichte aufweist. Durch den Transport als tiefkalte Flüssigkeit bietet sich dabei die Möglichkeit der Integration eines Supraleiters in eine solche Pipeline, ohne dass eine zusätzliche Kühlung notwendig wird. Dadurch kann neben der chemischen Energieübertragung auch verlustfrei elektrische Energie über eine gemeinsame Pipeline übertragen werden. In diesem Rahmen wird am Campus Nord von einigen KIT Instituten eine auf 10 kA / ±10 kV skalierte Test-Pipeline aufgebaut. Das ETI beteiligt sich am Projekt und untersucht nutzbare Synergien mit Stromrichtern, die im Umfeld der Pipeline betrieben werden sollen. So zeigen z.B. GaN-Transistoren ein verbessertes Durchlass- und Schaltverhalten bei tieferen Temperaturen. Außerdem kann die bei einer Dual Active Bridge (DAB) vorhandene galvanische Trennung gleichzeitig als thermische Barriere genutzt werden. Hierdurch wird der Wärmeeintrag in die Pipeline und der damit verbundene Kühlaufwand reduziert.

Aufgabenstellung

In dieser Arbeit soll das Gesamtsystem der kryogenen DAB aufgebaut und in Betrieb genommen werden. Hierfür wurde in einer vorangegangenen Arbeit eine Vollbrücke mit kryogener Flüssig-Stickstoff-Kühlung entwickelt. In dieser Arbeit soll diese mit der warmen Vollbrücke zu einer teilweise kryogen betriebenen DAB kombiniert werden. Hierfür muss eine geeignete Regelung sowie ein passendes Betriebskonzept implementiert werden. Dabei soll auch die Kühlung der warmen Vollbrücke beachtet werden. Nach erfolgreicher Inbetriebnahme soll die DAB vermessen und der Wirkungsgrad über einen weiten Temperaturbereich charakterisiert werden. Der thermisch isolierte Mittelfrequenztrafo ist nicht Teil dieser Arbeit.