Ein Leitfaden durch die Herausforderungen im Bereich der erneuerbaren Energien

Erneuerbare Energiesysteme, wie Solar-, Wind- und Bioenergie, sind wichtige Bausteine für die Umsetzung nachhaltiger Energieziele und die Verringerung der Abhängigkeit der Welt von fossilen Brennstoffen. Die Entwicklung dieser Systeme ist jedoch mit einer Reihe von technischen Herausforderungen verbunden: Sie müssen hohe Leistungsdichten bewältigen, die Signalintegrität der Steuerungssysteme gewährleisten und strenge Sicherheitsstandards einhalten.

Herausforderungen bei der Planung von Systemen für erneuerbare Energien

Bei der Entwicklung von Systemen für erneuerbare Energien müssen mehrere kritische Herausforderungen bewältigt werden, um einen effizienten und zuverlässigen Betrieb zu gewährleisten. Ein zentrales Thema ist die Bewältigung hoher Leistungsdichten ist ein zentrales Anliegen, da Systeme wie Solarwechselrichter und Windturbinenumrichter eine erhebliche Wärmeleistung erzeugen, die sich auf die Lebensdauer elektronischer Komponenten auswirken kann.

Darüber hinaus ist die Aufrechterhaltung der Signalintegrität aufgrund der komplexen Signalverarbeitungs- und Kommunikationsanforderungen von Smart-Grid-Netzwerken von entscheidender Bedeutung. Dies erfordert ein sorgfältiges Management von Leiterbahnimpedanz, elektromagnetischer Interferenz (EMI) und Erdung. Eine wichtige Anforderung ist auch die Einhaltung internationaler Sicherheitsstandards: Dazu müssen die eingesetzten Steuerungen fehlertolerant, elektromagnetisch kompatibel und mechanisch robust sein, um auch rauen Umgebungsbedingungen standzuhalten.

Und schließlich gilt es, die Kabel und Netzinfrastrukturen zu optimieren, um elektrische Verluste zu minimieren, mechanische Ausfälle zu verhindern und eine einfache Installation und Wartung zu gewährleisten. Dabei kann eine frühzeitige Erkennung von Fehlern die Kosten senken und die Zuverlässigkeit des Systems insgesamt erhöhen. Moderne Design- und Engineering-Tools wie CR-8000 und E3.series von Zuken unterstützen Entwickler und Konstrukteure dabei, diese Probleme gezielt anzugehen und effizientere und nachhaltigere Systeme für erneuerbare Energien zu entwickeln

Werkzeuge für die Konzeption von Steuerungsystemen für Smart Grids

Die Steuergeräteentwicklung ist mit hohen Anforderungen an Präzision und Zuverlässigkeit, insbesondere im Bereich des Netzwerkmanagements konfrontiert. CR-8000 von Zuken unterstützt Ingenieure bei der Bewältigung der vielfältigen Herausforderungen an die Steuergerätentwicklung für erneuerbare Energiesysteme.

Das System bietet eine integrierte Design- und Analyseplattform, die eine nahtlose Zusammenarbeit ermöglicht und Entwicklungszyklen verkürzt. Mit Analystools zur Optimierung der Schaltkreis- und Leiterplattenentwicklung und hilft CR-8000, kritische Parameter wie Signalintegrität und elektromagnetische Verträglichkeit zu gewährleisten potenzielle Probleme frühzeitig erkennen und beheben.

Planung von Schaltanlagen und Verkabelungen für robuste Netz-Infrastrukturen

E3.series bietet eine umfassende Palette von Werkzeugen für Ingenieure, die an Systemen für erneuerbare Energien arbeiten. Die leistungsstarken Funktionen für das Design von Kabelbäumen unterstützen die Erstellung detaillierter und genauer Layouts für komplexe elektrische Systeme.

Die Software ermöglicht die automatische Berechnung von Kabellängen, optimiertes Routing und die Berechnung von Kabelbaumsegmentdurchmessern mit Hilfe intelligenter Packalgorithmen, die dazu beitragen, den Materialverbrauch zu reduzieren und gleichzeitig die Konstruktionen im Hinblick auf Leistung und Herstellbarkeit zu optimieren.

Die digitale Schaltschrank- und Schalttafellayoutfunktion ermöglicht es Ingenieuren, virtuelle Prototypen zu erstellen, die Platzierung von Steckern und Klemmen zu unterstützen und eine gründliche Designvalidierung durchzuführen, um kostspielige Fehler vor der physischen Produktion zu vermeiden. Interaktive Automatisierungsfunktionen und eine eingebettete Engine zur Überprüfung von Konstruktionsregeln überwachen die Einhaltung von Industriestandards und verbessern so die Gesamtgenauigkeit der Konstruktion.

Darüber hinaus lässt sich die E3.series nahtlos in andere Konstruktionssoftware integrieren und erleichtert so den Arbeitsablauf von der Konstruktion bis zur Fertigung. Funktionen wie der E3.3DTransformer ermöglichen die einfache Konvertierung von 2D-Verdrahtungsentwürfen in 3D-Modelle zur besseren Visualisierung und frühzeitigen Erkennung potenzieller Probleme.

Auf der Webseite von Zuken steht eine Vielzahl von Ressourcen für E3.series zur Verfügung. Für alle, E3.series selbst testen wollen, bietet Zuken eine kostenlose, Cloud-basierte Test-Software für E3.series, einschließlich vier Stunden Tutorials an.

Die Vorteile der Steuergeräte- und Netzentwicklung in einer durchgängigen Umgebung

Das Zusammenspiel von CR-8000 und E3.series von Zuken bietet eine umfassende Lösung für die Entwicklung und Optimierung von Systemen für erneuerbare Energien mit erweiterten Funktionen für die Integration von Smart Grids. Durch die Arbeit in einer einheitlichen Designumgebung können Ingenieure die nahtlose Zusammenarbeit über verschiedene Bereiche hinweg erleichtern und einen reibungslosen Datenaustausch zwischen PCB- und Kabelbaumdesign sicherstellen. Dadurch können Designkonflikte und Fehler schon im Frühstadium vermieden werden.

Da Systeme für erneuerbare Energien zunehmend mit intelligenten Stromnetzen verbunden werden, bieten diese Tools wesentliche Unterstützung für Kommunikations- und Steuerungstechnologien und ermöglichen die Entwicklung von Systemen, die vollständig mit den Standards für intelligente Stromnetze kompatibel sind.

Und schließlich strafft die Integration den Arbeitsablauf vom Entwurf bis zur Fertigung und hilft so den Prozess vom Konzept bis zum fertigen Produkt mit weniger Iterationen zu bewältigen. Dies ist besonders im schnell entwickelnden Sektor der erneuerbaren Energien von Vorteil. Durch die Nutzung der Funktionen beider Plattformen können Ingenieure die Systemleistung und die Nachhaltigkeit optimieren und so sicherstellen, dass Systeme für erneuerbare Energien effizient und umweltfreundlich sind und  für die Anforderungen einer modernen Energieversorgung bestmöglich ausgelegt sind.

Weiterführende Ressourcen

Auf der Zuken Webseite stehen umfangreiche Ressourcen für CR-8000 und E3.series zur Verfügung. Dazu gehören Webinare, Fallstudien, informative Blogbeiträge und vieles mehr. Zusätzlich zum Support können sogar spezielle Schulungen geplant werden. Anwender dieser Software können sich darauf verlassen, dass Zuken ihnen die Unterstützung und den Einblick bietet, den sie benötigen, um das Beste aus ihren Produkten herauszuholen.

Webinare:

• “Wire Harness Design Automation Basics”: Eine Einführung in die Grundlagen der rechnerunterstützen Kabelplan-Entwicklung.
• “AI-Based PCB Place and Route”: Effizienzsteigerung durch Einsatz von KI in der Leiterplattenentwicklung. Herausforderungen und Ausblicke.
• “Practical Signal Integrity for Improved EMI Control in PCB Design”: Eine Einführung in Techniken zur frühzeitigen Erkennung von Signal- und Power-Integrity- und EMV-Problemen

Weiterführende Lektüre zum Thema Wasserstoffenergie:

• “HYVIA: Advancing Green Mobility with Hydrogen Technology”: Ein Einblick in das Potenzial von Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeugen (FCV) und die mit ihrer Einführung verbundenen Herausforderungen.
• GreenGT’s Use of E3.series: GreenGT setzt E3.series ein, um den Entwurf und die Produktion von Hochleistungs-Wasserstoff-Brennstoffzellensystemen zu rationalisieren und so die Entwicklungszeit erheblich zu verkürzen.