Halbleiter helfen Harald Parzhuber, sein Leben nachhaltig zu gestalten.

Die 36 Solarpaneele auf seinem Dach; der Wechselrichter, der die Solarenergie in Strom für sein Haus umwandelt; die Batterie, die den Strom speichert; das Ladegerät für das Elektrofahrzeug an der Garagenwand und sein Hybrid-Elektrofahrzeug – sie alle basieren auf innovativer Halbleitertechnologie.

Weitere Informationen zu Leistungsdesign-Überlegungen für Solarenergie- und Energiespeichersysteme.

„Um in eine Zukunft zu gelangen, in der wir weniger nicht-erneuerbare Energiequellen nutzen, müssen wir die Elektrifizierung vorantreiben“, sagt Harald Parzhuber, der in unserem Unternehmen ein Team leitet, das Hochspannungsenergieumwandlungssysteme für die Verwendung bei der Gewinnung von Solarenergie und Speicherung von Energie entwickelt. „Halbleiter verändern die Art und Weise, wie wir Energie erzeugen, speichern und verbrauchen.“

Nicht nur das Herzstück des Systems für erneuerbare Energien in Harald Parzhubers Haus in der Nähe von München, sondern auch das Herzstück von Millionen anderer Strukturen und vergleichbarer, an das Stromversorgungsnetz angeschlossener Systeme, ermöglichen es, Energie nachhaltig zu erzeugen und zu verbrauchen. Unser Unternehmen entwickelt genau solche Technologien, um Systeme kleiner, effizienter und erschwinglicher zu machen.

Leistungsumwandlung: Unsere C2000™ Echtzeit-Mikrocontroller schaffen eine effiziente Leistungsumwandlung für die komplexen Leistungstopologien, die für Hochspannungssysteme typisch sind, wie zum Beispiel Bausteine mit breitem Bandabstand wie Galliumnitrid- oder Siliziumkarbid-FETs.

„Unsere Technologie bewegt Daten sehr schnell und mit äußerst kurzer Latenzzeit“, sagt Matt Watson, Leiter des Geschäftsbereichs C2000 unseres Unternehmens. „Eine Signalkette mit geringer Latenz ist entscheidend, um bei der Energieübertragung so viel Energie wie möglich zu erhalten, damit Wärmeverluste zu reduzieren und die Anwendung in immer kleineren Geräten zu ermöglichen. Dies hilft den Entwicklungsingenieur:innen, Grenzen bei der Leistungseffizienz, der Leistungsdichte und den Kosten zu durchbrechen, so dass Energieeffizienz für mehr Menschen zugänglich wird. Beispielsweise bei Energiespeichersystemen, bei denen Energieeffizienz und Größe wesentliche Akzeptanzkriterien sind, ist dies von entscheidender Bedeutung.“

Strom- und Spannungsmessung: Das Energiemanagement in Echtzeit ist von entscheidender Bedeutung, wenn es darum geht, Anwendungen, die zur Verbesserung der Netzstabilität und -leistung beitragen, zu bestmöglicher Leistung zu verhelfen. Unsere Technologien für die präzise Strom- und Spannungserfassung bieten eine genaue Messung und erhöhen die Sicherheit, indem sie Überspannungen, Überströme und Erdschlüsse erkennen.

„Energie wird rarer und teurer“, so Henrik Mannesson, General Manager für Stromnetzinfrastruktur in unserem Unternehmen. „Viele Menschen möchten messen und verstehen, wie viel Energie sie verbrauchen und wie viel sie dafür bezahlen. Strom- und Spannungsmessungen ermöglichen zudem, die Leistung zu berechnen, so dass Anwender:innen entscheiden können, wie sie die von ihrer Solaranlage erzeugte Energie nutzen möchten. Jedes Haus mit Solarpaneelen oder -speicher kann einen Teil des Tages Solarenergie verbrauchen, Energie erzeugen und speichern oder sie sogar in das Netz einspeisen, d. h. an das Versorgungsunternehmen verkaufen. Für jede dieser Optionen benötigen wir intelligente Lösungen, und dies entsteht durch die Möglichkeit, Spannung und Strom zu messen. Und Halbleiter befinden sich direkt am Messpunkt.“

Edge-Processing und Kommunikation: Anwendungen müssen über anwendungsfreundliche Schnittstellen mit dem Netz und den Menschen interagieren, um Technologien wie Vehicle-to-Grid oder Plug-and-Charge möglich zu machen. Unsere Hochleistungsprozessoren erlauben die lokale Berechnung in der realen Welt für eine schnellere und sicherere Verarbeitung. Die Kombination dieser Prozessoren mit unserem implementierungsfreundlichen Portfolio an Konnektivitätsprodukten und Software schafft eine nahtlose, zuverlässigere Kommunikation beispielsweise zwischen Mikro-Wechselrichtersystemen, und zwischen einem Hausenergiesystem sowie den Nutzer:innen.

„Die Entscheidung, ob die Energie ins Netz eingespeist, also an das Versorgungsunternehmen verkauft, oder in einer Batterie gespeichert wird, hängt sehr wahrscheinlich vom aktuellen Energiepreis ab“, so Henrik Mannesson. „Ich möchte Energie womöglich verkaufen, wenn der Preis höher ist, und sie speichern, wenn der Preis niedriger ist. Ein intelligenter Stromzähler oder ein intelligentes Heimenergiesystem kann die Preise verfolgen und eine sinnvolle Entscheidung treffen.“

Batteriemanagement: Die Leistung des Stromnetzes kann optimiert werden, indem Energie gewonnen und gespeichert sowie in Spitzenzeiten ins Netz eingespeist wird. Unsere erstklassigen Lösungen für die Batterieüberwachung und Energiespeicherung eignen sich bei hohem Energiebedarf und schaffen den Zugang zu Energie, wenn sie am meisten gebraucht wird.

„Die nachhaltige Zukunft – die Zukunft, die wir benötigen, um unsere Welt zu schützen – hängt nicht zuletzt von der Elektrifizierung in unseren Haushalten und auf der Ebene der Stromversorgungsinfrastruktur ab“, so Henrik Mannesson. „Die analogen und Embedded-Processing-Produkte in modernen Anwendungen für erneuerbare Energien sind auf dem Vormarsch und ermöglichen intelligentere, zuverlässigere und besser verfügbare Solar-, Energiespeicher- und Elektrofahrzeugladesysteme.“

Erzeugung von Elektrizität aus erneuerbaren Quellen

In weiten Teilen der Welt ist die Stromerzeugung auch heute noch ein elektromechanischer Prozess. Brennstoffe wie Kohle, Erdgas oder Kernenergie treiben ein Fluid – Wasser, Dampf, Luft oder Verbrennungsgase – an, um eine Turbine in Rotation zu versetzen. Die Welle der Turbine ist mit einem Generator verbunden. Der Generator erzeugt elektrische Energie, die als Wechselstrom über die Stromleitungen in die Haushalte und Unternehmen geleitet wird. Und wenn man den Schalter an der Wand umlegt, geht das Licht an.

In der Welt der erneuerbaren Energiequellen, wie der Solarenergie, gibt es keinen Generator, der Strom erzeugt. Bei Solarenergie wird Strom erzeugt, wenn das Sonnenlicht von photovoltaischen Zellen absorbiert wird und Milliarden von Elektronen sich lösen. Die Elektronen erzeugen Gleichstrom, der in einem Solarwechselrichter umgewandelt wird. Hier messen die Halbleiter Spannung und Stromstärke, um die Energie zu kontrollieren und zu entscheiden, wie sie genutzt werden soll. Letztlich wird die Energie in Wechselstrom umgewandelt. Diese Energie kann direkt genutzt werden, beispielsweise wenn Sie den Lichtschalter umlegen, sie kann in Batterien gespeichert, oder sie kann ins Netz eingespeist werden, um die Nachfrage nach Energie zu regulieren.

Auf dem Weg zur Elektrifizierung

Für Harald Parzhuber geht es bei der Nutzung von erneuerbaren Energien um persönliche Verantwortung.

„Die Wirkung beginnt beim Einzelnen“, sagt er. „Wir sollten nicht auf Vorschriften zum Stromsparen warten.“

Als er 2018 gemeinsam mit seiner Frau Alexandra das Haus baute, planten sie es so, dass es Platz für Solarpaneele bot. Drei Jahre später installierten sie 36 Paneele auf dem Dach, einen Solarwechselrichter und eine Batterie zur Speicherung der Solarenergie im Keller sowie ein Ladegerät an der Garagenwand, um ihr Hybrid-Elektrofahrzeug mit Strom zu versorgen. In der Folge reduzierte sich ihr Stromverbrauch aus dem Netz um zwei Drittel. Und der Strom, den sie aus dem Netz beziehen, wird aus erneuerbaren Quellen wie Wind und Sonne erzeugt.

Angesichts der steigenden Energiepreise dauerte es nicht lange, bis seine Nachbarn anfingen, ihn um Empfehlungen für Solaranlagen und Möglichkeiten zur Senkung des Energieverbrauchs zu bitten.

„Die Menschen wollen bewusster mit ihrer Energie umgehen, und sie wollen wissen, woher sie kommt“, sagt Harald Parzhuber. „Wenn alle so denken, kann das Auswirkungen im größeren Ausmaß haben. Wir müssen die Elektrifizierung vorantreiben, und zwar früher als später. Dies liegt mir sehr am Herzen.“