Projektbeschreibung
Elektrische Energieumwandlung an die verlustfreie Grenze bringen
Obwohl moderne Stromrichter bereits einen beachtlichen Wirkungsgrad erreichen, gibt es noch Raum für Verbesserungen. Mithilfe von weltweit über 100 000 GW aus installierten Umrichtern können selbst kleine Effizienzsteigerungen zu großen globalen Energieeinsparungen führen. Die derzeitigen Ansätze werden jedoch durch Kompromisse und nur zögerliche Fortschritte in der Halbleitertechnologie behindert. Eine nahezu verlustfreie Umwandlung stellt nach wie vor eine der größten Herausforderungen in der Elektrotechnik dar. Vor diesem Hintergrund erforscht das ERC-finanzierte Projekt TolleConverter den Ansatz der Teilleistungs-Verarbeitung (partial-power processing, PPP). Ziel ist es, die Gesamtverluste drastisch zu reduzieren. Konkret wird dabei auf den jüngsten Durchbrüchen mit Wirkungsgraden von über 99,7 % aufgebaut. Im Rahmen des Projekts soll die Umwandlungseffizienz auf 99,9 % gesteigert werden. Von Festkörper-Wärmepumpen bis hin zu Energy Harvestern wird TolleConverter den Weg für eine nachhaltige, hocheffiziente Energieumwandlung ebnen.
Ziel
"Electrical energy is typically converted four times between source and load, by over 100.000 GW installed converters. Over 99% efficiency is already reality, e.g. in PV inverters, however in a trade-off with power-density and complexity. Thus, most converters stay below the technical performance limits. Incremental advances in semiconductor technology will continuously push these limits’ values, but does not fundamentally change it.
This project takes a disruptive approach, investigating partial-power-processing (PPP): Recently, we operated a 99%-efficient 2-level half-bridge in a multilevel topology, increasing the external capacitive-load charging voltage and power 6-times, while keeping the inner losses almost constant. From 2 to 7 level operation monotonically improved the system efficiency from 99% to over 99.7%. A global maximum was not yet reached. PPP theoretically reduces the losses by a factor of N, if only 1/N of the power is converted by a lossy converter while most power is delivered directly to the load by almost-lossless bypass switches from energy buffers.
The question is: ""How can electrical conversion efficiency be further increased with partial-power-processing, targeting 99.9% for selected loads?”
To approach this “lossless” energy conversion, we will (1) theoretically further investigate PPP and many-level converter topologies, semiconductor devices, and operation parameters, (2) design and characterize converters with two cascaded stages of internally already PPP converter-submodules in a novel way to further improve the system efficiency 3 times (to 99.9%). We will investigate (3) low-voltage (< 100 V), medium-voltage (< 1000 V) and high-voltage (< 10 kV) PPP converters, and cascade them to multiply their benefits. (4) Application to selected, initially capacitive-load applications (electrocaloric heat-pump, pyroelectric harvester, dielectric actuators).
The project will push electrical energy conversion further towards the “lossless” limit."
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
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Die Klassifikation dieses Projekts wurde von Menschen validiert.
Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.1 - European Research Council (ERC)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-ERC - HORIZON ERC Grants
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) ERC-2025-STG
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
70174 Stuttgart
Deutschland
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.