18. November 2022

Neuartiges Netzteil bietet bis zu 50 Jahre Lebensdauer

Ausgründung „Digital Power Systems“ des KIT entwickelt ultralanglebige industrielle Stromversorgungen - Im Haushalt, im Büro, in der Industrie: Schaltnetzteile sind in unserem Alltag allgegenwärtig. Sie wandeln Wechselstrom der Hausleitung in Gleichstrom um, den Smartphone, Laptop und Co. genauso benötigen wie Ladestationen für E-Autos und ganze Logistik- oder Rechenzentren. Bislang müssen diese nach üblicherweise neun Jahren Dauerbetrieb ausgetauscht werden. Die Ausgründung des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) Digital Power Systems (DPS) zeigte in Tests nun Netzteile mit 50 Jahren Lebensdauer.

Dauerläufer: Bis zu 50 Jahre Lebensdauer bei geringem Platzbedarf bietet das neuartige Netzteil mit Folienkondensatoren von DPS [Bild: Marco Wünschmann, Welectron]

Heutige Schaltnetzteile sind zwar leicht und kompakt, wegen der darin verbauten Elektrolytkondensatoren aber auch fehleranfällig. Deutlich langlebiger sind Folienkondensatoren. Diese benötigen aber bis zu zehnmal mehr Platz – bis jetzt: „Wir haben ein digitales Regelungsverfahren entwickelt, das es uns erlaubt, Folienkondensatoren platzsparend einzusetzen“, sagt DPS-Geschäftsführer Michael Heidinger.

Dadurch entstehe ein viel geringerer Wartungsaufwand als bei gewöhnlichen Netzteilen: „Die Technologie ist ein Gamechanger für alle Bereiche, wo es auf Zuverlässigkeit ankommt“, sagt Heidinger. „Etwa bei Rechenzentren oder Logistikzentren oder der Flugsicherheitsbeleuchtung.“ Denn Serviceeinsätze um defekte Netzteile auszutauschen, kosteten ein Vielfaches des Gerätpreises selbst.

Lebensdauer fünfmal höher als bei Netzteilen mit Elektrolytkondensator
Gemeinsame Tests mit dem Lichttechnischen Institut des KIT haben eine Lebensdauer der Netzteile von 50 Jahren bei 40 Grad Umgebungstemperatur nachgewiesen. „Damit wird die Lebensdauer von etablierten Netzteilen etwa um das Fünffache übertroffen“, sagt Heidinger. Dabei sei noch kein Netzteil ausgefallen, sodass die Tests fortgesetzt würden. „Es ist also noch Luft nach oben.“

Digitale Regelung spart Platz
Das neuartige digitale Regelungsverfahren, welches es erlaubt, Folienkondensatoren bei nur leicht gesteigertem Platzbedarf einzusetzen, läuft auf einem im Netzteil eingebauten Mikroprozessor. Es erkennt störende Umgebungseinflüsse, sodass beispielsweise höhere Spannungsschwankungen am Folienkondensator ausgeglichen werden können. Dadurch sind Speicherkondensatoren mit geringerer Kapazität ausreichend. Möglich sei diese Technologie erst mit der Verbreitung von sehr leistungsstarken Mikroprozessoren geworden, erklärt Heidinger.

Einsatz in der Luftsicherheit
Eingesetzt wird das Netzteil bereits bei der Sicherheitsbeleuchtung – auch Befeuerung genannt – an Hindernissen für Flugzeuge wie Industriekamine, Windräder oder Funkmasten. Ausgetauscht werden können defekte Netzteile dort meist nur umständlich und teuer mithilfe von Industriekletternden.

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