01.04.2014
Autor/in: Kai Uwe Bohn
Mitteilung Nr.: 99

InduKOCH: Wissenschaftler machen Induktionsherde energiesparender und preiswerter

Elektrotechnik-Institut der Uni Bremen forschte mit Halbleiter-Hersteller und Haushaltsgeräte-Zulieferer / Beitrag zum Klimaschutz

Nr. 99 / 1. April 2014  KUB Wissenschaftler der Universität Bremen haben daran mitgewirkt, dass Induktionsherde schon bald preiswerter und noch energieeffizienter werden. Die Elektrotechniker vom Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) arbeiteten dafür im Forschungsprojekt „InduKOCH“ zusammen mit Mitarbeitern der E.G.O.-Gruppe – einem weltweit tätigen Zulieferer für Hersteller von Haushaltsgeräten – und dem Halbleiter-Produzenten Infineon Technologies, der das Projekt leitete.

„Es ist uns gelungen, die Anzahl der notwendigen Komponenten in Induktionsherden zu verringern“, erläutert Professor Nando Kaminski von der  Uni Bremen das Ergebnis des dreijährigen Forschungsprojekts. „Die Vorteile für Verbraucher: Ein Standard-Induktionsherd ist in Zukunft kaum teurer als ein herkömmlicher Elektroherd. Außerdem hat er eine geringere Verlustleistung, so dass das schon heute sehr energiesparsame Induktionsverfahren zukünftig noch weniger Strom benötigt.“

Induktionsbeheizungen- und herde, die auf InduKOCH-Technologie basieren, verbrauchen jährlich zwischen 20 und 100 Kilowattstunden (kWh) weniger Strom als Elektroherde – ein aktiver Beitrag zum Klimaschutz. In Deutschland ließe sich so pro Jahr eine CO2-Menge einsparen, die dem Ausstoß von 100.000 Autos entspricht (bei durchschnittlicher Fahrleistung von jährlich 13.000 km). Voraussetzung dafür ist, dass künftig doppelt so viele Haushalte wie bisher Induktionsherde verwenden und bei der Anschaffung auf die energiesparenden und preiswerteren Herde setzen. Schon 2014 könnten sie von der Neuentwicklung profitieren, denn dank InduKOCH lohnt sich der Austausch des Elektroherds noch mehr als bisher.


Neue Chips und neues Innenleben für Induktionsherde


Um Induktionsherde sparsamer und preiswerter zu machen, hat der Halbleiter-Hersteller Infineon die so genannten IGBT-Chips (Insulated Gate Bipolar Transistor) weiterentwickelt. Die IGBTs schalten im Induktionsherd die hochfrequenten Ströme der Induktionsspulen, deren elektromagnetisches Feld die Kochhitze in den Töpfen erzeugt. Die neuen IGBTs werden bis zu 40 Prozent effizienter sein als ihre Vorgänger zu Projektbeginn. Die E.G.O.-Gruppe, die als einer der weltweit führenden Zulieferer für Heiz- und Steuerelemente für Hersteller von Hausgeräten gilt, konnte dank der neuen IGBT-Leistungshalbleiter von Infineon das elektronische und mechanische Innenleben der Induktionsbeheizungen optimieren. Das IALB der Universität Bremen wiederum unterstützte hier tatkräftig: „Wir haben die Modellierung und Simulation der hochfrequenten Schaltvorgänge erforscht. Unsere Computermodelle haben sehr schnell die unterschiedlichen Varianten der IGBT-Komponenten und der Schaltungsumgebung durchgerechnet“, so Nando Kaminski. „Das war die Basis für die Bestimmung des optimalen Gesamtsystems durch die InduKOCH-Forscher – ohne langwierige und teure Experimente durchführen zu müssen.“

Im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung und des Programms „Informations- und Kommunikationstechnologie 2020“ (IKT 2020) förderte das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) das Forschungsprojekt InduKOCH über drei Jahre mit einem Betrag von etwa 1,2 Millionen Euro. InduKOCH steht für „Innovative Schaltungskonzepte und Bauelemente zur Steigerung der Energieeffizienz beim Kochen durch den Einsatz von Induktionsherden“. Das Projekt lief seit Mai 2010 und wurde am 31. Januar 2014 mit Übergabe des Forschungsberichts an das BMBF abgeschlossen.


Induktionsverfahren in deutschen Haushalten


Mit einem Induktionsherd sind heute etwa 17 Prozent der insgesamt mehr als 40 Millionen Haushalte in Deutschland ausgestattet. Bis zu 25 Prozent an elektrischer Energie lassen sich beim Kochen einsparen, wenn nicht der herkömmliche Elektroherd eingeschaltet wird, sondern das Induktionsverfahren zum Einsatz kommt, bei dem nur Töpfe und Pfannen erwärmt werden und nicht die Herdplatte.

Das am Projekt beteiligte Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB) der Universität Bremen wurde 1994 gegründet. Es forscht und lehrt auf den Gebieten der elektrischen Antriebe, der Mechatronik und der erneuerbaren Energien sowie im Bereich der Leistungshalbleiterkomponenten und ihrer Anwendung. Bei den Halbleiterkomponenten stehen alternative Halbleitermaterialien, Materialgrundlagen, Bauelementkonzepte, Simulation, Packaging und der Einfluss von parasitären Komponenten im Vordergrund.

Weitere Informationen:

Universität Bremen
Institut für elektrische Antriebe, Leistungselektronik und Bauelemente (IALB)
Prof. Dr.-Ing. Nando Kaminski
Tel.:0421/218 -62660
nando.kaminskinoSpam@uni-bremen.de
www.ialb.uni-bremen.de