Leistungselektronik: Digitalisierung als Hebel für mehr Energieeffizienz

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Ansys bringt die Leistungsfähigkeit digitaler Zwillinge in eine europäische Initiative ein. Die Ziele: Digitalisierung der Leistungselektronik und Reduktion der CO2-Emissionen.

• Ansys nimmt zusammen mit führenden Organisationen an einem dreijährigen Projekt mit einem Budget von 72 Millionen Euro teil.

• Das Ziel besteht darin, die Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit der europäischen Energiekette durch intelligente und effiziente Leistungselektronik zu verbessern.

• Ansys will zeigen, wie Digital Twins als Teil multiphysikalischer Workflows die Effizienz erhöhen, die Entwicklungskosten senken und zur Dekarbonisierung beitragen können.

Ansys hat sich der europäischen Forschungsinitiative PowerizeD angeschlossen. Ziel der Initiative ist es, die Intelligenz in der Leistungselektronik zu erhöhen, um diese noch effizienter zu machen. Im Rahmen der Initiative wird Ansys die Leistungsfähigkeit digitaler Zwillinge durch neue Arbeitsabläufe veranschaulichen. Diese können die Effizienz steigern, die Entwicklungskosten senken sowie zur Dekarbonisierung beitragen.

Zuverlässigkeitsprobleme in der Leistungselektronik vorhersagen

Das Projekt wird von Infineon Technologies AG (Infineon), einem langjährigen Kunden von Ansys, initiiert und koordiniert. Es soll zur Dekarbonisierung und zum Klimaschutz in Europa beitragen, indem es die Nachhaltigkeit und Widerstandsfähigkeit der europäischen Energiekette verbessert.

Zuverlässigkeitsprobleme in der Leistungselektronik sind häufig auf thermische Belastungen zurückzuführen, die sich mit Hilfe neuer kompakter Digital Twin-Workflows vorhersagen und anschließend reduzieren lassen. Diese Workflows basieren auf Ansys Twin Builder und Ansys OptiSLang und stützen sich dabei auf Metamodelle, die mit Ansys Fluent, Ansys Mechanical, Ansys Sherlock und Ansys Electronics Desktop entstanden sind. Durch diesen Ansatz mit PowerizeD kann Ansys demonstrieren, wie sich Entwicklungszeit und -kosten durch die Vermeidung unnötiger Prototypen und Tests einsparen lassen. Gleichzeitig lässt sich zudem die Lebensdauer von Leistungselektronikgeräten verlängern.

Digitalisierung als Hebel für mehr Energieeffizienz

„Um die Ziele des Netto-Null-Klimaschutzes zu erreichen, müssen wir Energie hocheffizient nutzen. Die Digitalisierung kann dabei helfen, denn sie ist ein ganz entscheidender Hebel für mehr Energieeffizienz“, sagt Constanze Hufenbecher, Chief Digital Transformation Officer bei Infineon. „Wir freuen uns, unsere Stärken mit so zahlreichen hervorragenden Partnern aus Forschung und Industrie zu bündeln, um die ehrgeizige europäische Forschungsinitiative PowerizeD gemeinsam zum Erfolg zu führen.“

„Leistungselektronik ist der Schlüssel zur Energiewende und kommt überall dort zum Einsatz, wo Strom effizient erzeugt, übertragen und genutzt wird“, sagt Dr. Rutger Wijburg, Chief Operations Officer bei Infineon. „Die Zusammenarbeit mit Partnern über Unternehmens- und Organisationsgrenzen hinweg ist aufgrund des breiten
Anwendungsspektrums der Leistungselektronik sehr wichtig, um den Innovationsmotor Europa gemeinsam voranzubringen.“

Die unmittelbaren Ziele des PowerizeD-Projekts

• Reduzierung der Verlustleistung bei der Energieumwandlung um 25 Prozent

• Erhöhung der Lebensdauer von Geräten und Systemen um 30 Prozent

• Verkleinerung der Chips um mindestens 10 Prozent

• Verkürzung der Entwicklungszeit um ambitionierte 50 Prozent.

"Ansys arbeitet bereits eng mit vielen Unternehmen zusammen, die an der europäischen Forschungsinitiative PowerizeD zur Optimierung der Produktentwicklung und zur Integration der Simulation in die Digitalisierungsbestrebungen teilnehmen", sagte Shane Emswiler, Vice President of Products bei Ansys. "Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit den Forschungspartnern des Projekts, um einen interdisziplinären Ansatz für die Leistungselektronik zu entwickeln. Dabei werden wir den Wert eines integrierten Simulations-Workflows und unserer kompakten digitalen Zwillingstechnologie demonstrieren."

Bild oben: Das Design und die Funktionalität eines Produkts testen und optimieren -- und zwar ohne teure Prototypen. (Quelle: PowerizeD)

Weitere Informationen zur Rolle der Simulation in der Leistungselektronik: https://www.ansys.com/applications/power-electronics

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