Leistungselektronik – Schlüsseltechnologien für nachhaltige Energieanwendungen
Tauchen Sie ein in unser Leitthema „Leistungselektronik“. Hier dreht sich alles um Halbleiter, die verlustarme Wandlung von Energie und um unseren Weg hin zu einer dekarbonisierten und digitalen Gesellschaft.
Das Leitthema Leistungselektronik
Entdecken Sie die faszinierende Welt der Leistungselektronik – und wie sie zur Energiewende beiträgt. Insbesondere durch den Einsatz modernster Halbleitertechnologien revolutioniert sie sowohl unsere Stromnetze als auch die Art, wie wir Energie erzeugen, speichern und verbrauchen.
Was bedeutet Leistungselektronik in Bezug auf Innovationen?
Leistungselektronik spielt überall dort eine zentrale Rolle, wo elektrische Energie gesteuert, gewandelt oder verteilt werden muss. Ihre Bedeutung wächst mit dem globalen Bedarf an Energieeffizienz, Nachhaltigkeit und Digitalisierung. Anwendung findet Leistungselektronik beispielsweise in:
- Automotive-Komponenten
SiC- und GaN-basierte Komponenten ermöglichen Reichweitenerhöhung und kurze Ladezeiten bei Elektroautos. Die Integration von Leistungselektronik in den Antriebsstrang führt zu kompakteren und effizienteren Antrieben.
- Smart Energy & Gebäudeautomation
Für höchsten Komfort bei gleichzeitiger Energieeffizienz: Bei der Fertigung von Lichtsteuerungen, HLK-Systemen oder Solarlade- und Wechselrichtereinheiten liegt der Fokus auf kompakten, langlebigen Modulen mit hoher Effizienz. DC-basierte Stromversorgung hält Einzug in Gebäuden.
- Industrieelektronik
Leistungsmodule für raue Umgebungsbedingungen erfordern hohe Qualitätsstandards, Zuverlässigkeit und Schutzmaßnahmen wie Verguss oder Beschichtung. Leistungselektronik für direkte Nutzung von Solar- oder Windenergie im Produktionsprozess.
- Energiespeichersysteme & Ladeelektronik
Batteriemanagementsysteme, DC/DC-Wandler für Energiespeicher oder Onboard Charger erfordern Materialien mit außergewöhnlichen Eigenschaften wie z. B. AlN-Keramik oder verlustarme Magnetwerkstoffe.
Warum ist Leistungselektronik gerade jetzt so wichtig?
- Energiewende: Mit Leistungselektronik gelingt die Umstellung der Erzeugungs- und Übertragungsstruktur, um die Ziele der Energiewende zu erreichen.
- Energieeffizienz: Leistungshalbleiter optimieren den Energieverbrauch während der Wandlung, was die Effizienz deutlich steigert und so den globalen Energieverbrauch senkt.
- Dekarbonisierung: Technologien der Leistungselektronik fördern die Dekarbonisierung und senken CO2-Emissionen.
- Digitalisierung: Die Entwicklung smarter Power Integrated Circuits (ICs) ermöglicht eine hohe Integrationsdichte, was die Digitalisierung in vielen Anwendungen vorantreibt.
- Material-Innovationen: Der Einsatz von Wide-Bandgap-Materialien wie Siliziumkarbid (SiC) und Galliumnitrid (GaN) eröffnet neue Möglichkeiten für leistungsstarke und effiziente elektronische Systeme.
- KI-Anwendungen: Die Anforderungen an KI-Infrastrukturen steigen. Und erfordern so leistungsfähige Plattformen basierend auf hochmoderner Leistungselektronik.
- Zukunftstechnologien: Die Forschung an neuen Materialien wie Galliumoxid (Ga₂O₃) und Diamant sowie fortschrittliche Packaging-Technologien und neue Schaltungstopologien versprechen weitere revolutionäre Fortschritte in der Leistungselektronik.
Welche Herausforderungen bestehen im Bereich Leistungselektronik?
- Thermische Instabilität: Risiko von Fehlfunktionen und Ausfällen durch Überhitzung bei Anwendungen mit hohen Strömen und Spannungen. Insbesondere bei kompaktem Design mit hohen Leistungsdichten ist ein effizientes Wärmemanagement entscheidend.
- Kosten-Nutzen-Analyse: Abwägung zwischen Kosten und Effizienzvorteilen von SiC-MOSFETs und Si-IGBTs mit Blick auf deutliche Preisunterschiede.
- Komplexes Design: Insbesondere beim Einsatz von SiC-MOSFETs für optimiertes Wärmemanagement bei geringerem Kabelaufwand, doch im Gegenzug steigenden Anforderungen an z. B. das Packaging-Design.
- Spezifische Eignung: Komplexe Auswahl der passenden Technologie für die geplante Anwendung. Designteams müssen systematisch evaluieren.
- Zielführende Kombination: Herausforderungen bei der Kombination von SiC-MOSFETs und GaN-HEMTs beispielsweise in Elektrofahrzeugen. Kann Systemeffizienz steigern, erfordert aber hohe Designkompetenz und sorgfältige Abstimmung aller Komponenten.
Das Messeprogramm rund um das Leitthema Leistungselektronik
Was die Branche im Bereich Leistungselektronik bewegt, zeigt auch das hochkarätige Rahmenprogramm der productronica. Hier stehen Wissenstransfer und fachlicher Austausch im Mittelpunkt.
Welche Unternehmen präsentieren ihre Lösungen und Produkte zum Thema Leistungselektronik?
Auf der productronica 2025 präsentieren zahlreiche Unternehmen ihre Innovationen rund um die Leistungselektronik:
- Halbleiter- und Chiphersteller: Entwickler und Produzenten komplexer Halbleiter sowie Chips
- Entwickler von Kühltechnik: Produzenten von Wärmeableitung und Kühlung
- Fertigungstechnologen: Unternehmen für Maschinen und Technologien rund um Herstellung und Montage
- Systemintegratoren: Anbieter von Entwicklung kompletter Systeme oder Module im Bereich Leistungselektronik
Welche Foren widmen sich speziell diesem Thema?
Die productronica 2025 wird von vier Foren begleitet. Mit dabei: hochkarätige Speaker-Vorträge, inspirierende Workshops und wertvolle Diskussionen, auch rund um das Thema Leistungselektronik.
Aussteller rund um das Leitthema Leistungselektronik
Renommierte Aussteller präsentieren die neuesten Entwicklungen, Lösungen, Produkte und Services im Bereich Leistungselektronik. Welche etablierten Branchengrößen und welche aufstrebenden Start-ups auf der productronica 2025 dabei sind, sehen Sie im täglich aktualisierten Ausstellerverzeichnis.