Forschende des Fraunhofer IZM testen im Projekt EnerConnect bidirektional sperrende Galliumnitrid (GaN)-Transistoren. Diese sollen eine effizientere Schaltung für Wechsel- und Gleichrichter ermöglichen, die mit einem Wirkungsgrad von bis zu 99 % arbeitet. Im Vergleich zum herkömmlichen Laden von E-Autos an der Steckdose, bei dem es oft zu Ladeverlusten kommt, soll die neue Technologie diese Verluste minimieren. Zudem kann eine Wandlerstufe eingespart werden, was den Materialaufwand reduziert.
Die bidirektional sperrenden GaN-Transistoren erlauben das Sperren von positiven und negativen Spannungen, was neue Schaltungsansätze ermöglicht. Damit lassen sich Schaltverluste verringern und die Effizienz steigern. Eine höhere Schaltfrequenz von bis zu 300 kHz und eine Leistungsdichte von 15 kW pro Liter sollen erreicht werden, was das 8-fache aktueller Ladegeräte ist.
Schematischer Vergleich eines unidirektionalen und eines bidirektionalen GaN-Transistors. Durch die Eigenschaft, die Spannung in beide Richtungen zu sperren, ergeben sich neue Einsatzmöglichkeiten. (© Fraunhofer IZM)
Die Technologie eignet sich besonders für Elektrofahrzeuge und ermöglicht das Schnellladen am Hausstrom. Sie kann zudem in Photovoltaik-Anlagen eingesetzt werden, um den Energietransfer in beide Richtungen zu ermöglichen. Das Projekt, das von 2024 bis 2028 läuft, wird vom BMBF mit 400.000 Euro gefördert. Infineon Technologies stellt die bidirektional sperrenden GaN-Transistoren für das Projekt zur Verfügung. (oe)
