Gleichrichten von Wechselstrom

Eisenbahn-Triebfahrzeuge sind nur eine von vielen Anwendungen der neuen Transformatoren. «Im Gegensatz zu herkömmlichen Transformatoren sind smarte Transformatoren steuerbar», erklärt Rothmund. In zukünftigen Energienetzen, sogenannten Smart Grids, kann man sie verwenden, um die übertragene Leistung aktiv zu steuern und den Schwankungen in Stromproduktion und -verbrauch anzupassen.

Das neue System kann nicht nur die Frequenz des Netz-Wechselstroms verändern, sondern auch Wechselstrom in Gleichstrom umformen. Eine Anwendung wären zukünftige grosse Schnellladestationen, mit denen gleichzeitig viele Elektrofahrzeuge geladen werden können. Solche Ladestationen könnten dabei direkt an das existierende Mittelspannungs-Wechselstromnetz angeschlossen werden, indem die effizienten kleinen Transformatoren die Mittelspannung auf die gewünschte Spannung heruntertransformieren. «Zum Laden von Akkus wird eine vergleichsweise niedrige Gleichspannung verwendet», erklärt Rothmund. «Im Vergleich zu konventioneller Technologie sind smarte Transformatoren im Vorteil, wenn diese Gleichspannung aus einem Mittelspannungs-Wechselstromnetz erzeugt werden soll.»

Ein anderer Typ von Grossverbrauchern, die von der Entwicklung profitieren könnten, sind Rechenzentren. Dort könnten dank effizienteren Stromversorgungssystemen nicht nur Stromkosten gespart, sondern auch Wärmeverluste und folglich der Aufwand zur Kühlung minimiert werden.

Ironischerweise könnte die neue Technologie nicht nur die Energiewende hin zu einer dekarbonisierten und elektrifizierten Energiewirtschaft erleichtern, sondern auch das Ausbeuten von schwer zu erschliessenden Quellen fossiler Energieträger: Die Industrie entwickelt derzeit Möglichkeiten zur Förderung von Öl und Gas in der Tiefsee ohne Verwendung von Bohrplattformen. Bei diesen Anwendungen befinden sich am Meeresgrund Pumpen, Kompressoren und Wartungsroboter, die über eine mehrere Kilometer lange «Nabelschnur» vom Land mit elektrischer Energie versorgt werden müssen. Die neue Technologie ermöglicht, in diesen Kabeln Gleichstrom zu übertragen, was wegen den langen Distanzen effizienter ist als Wechselstrom, und diesen am Meeresboden in einem verhältnismässig kleinen Konverter in den von den Maschinen verwendeten Wechselstrom umzuwandeln.