A backdrop of natural surroundings features alongside several transmission towers.

Energieinfrastuktur und erneuerbare Energien – Wie wir die Kräfte der Natur nutzbar machen

Unsere Energieinfrastruktur wird zunehmend von erneuerbaren Energien wie Windenergie und Photovoltaik geprägt. Wie unterstützen Halbleiter das Stromnetz, um sich darauf einzustellen und Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit zu gewährleisten?

Energie
Erneuerbare Energien
Artikel

Okt. 28, 2025

Mit grüner Energie gibt die Natur den Takt vor!

Sie betätigen den Schalter – das Licht geht an. Ihr Elektroauto lädt über Nacht. Rechenzentren laufen rund um die Uhr, versorgen künstliche Intelligenz mit Strom und verarbeiten unsere Datenströme. Und damit all das funktioniert, ist ein stabiler Stromfluss erforderlich.

Mit dem steigenden Anteil erneuerbarer Energien im Stromnetz wird die Herausforderung komplexer: Zuverlässige Halbleitertechnologien sorgen dafür, das Stromnetz zu stabilisieren und es so anzupassen, dass es den wachsenden Anforderungen energieintensiver Anwendungen gerecht wird.

Halbleiterlösungen von Infineon fangen die dynamischen Kräfte der Natur ein, kanalisieren und steuern sie – und wandeln sie für uns in zuverlässige Elektrizität um. 

Das Video zeigt, wie das funktioniert.

1.650 GW warten auf den Anschluss
1.650 GW warten auf den Anschluss
1.650 GW warten auf den Anschluss
100.000 km HGÜ-Leitungen weltweit
100.000 km HGÜ-Leitungen weltweit
100.000 km HGÜ-Leitungen weltweit
5% der Elektrizität gehen pro Jahr verloren
5% der Elektrizität gehen pro Jahr verloren
5% der Elektrizität gehen pro Jahr verloren

Halbleiter stellen sich den Herausforderungen moderner Stromnetze

Wir erwarten, dass Strom immer verfügbar ist und gleichzeitig aus erneuerbaren Energiequellen stammt. Nur so erreichen wir unsere Klimaziele. Dies stellt die Energieinfrastruktur und insbesondere die Stromnetze vor neue Herausforderungen. Denn für uns alle soll die Stromversorgung jederzeit zuverlässig gewährleistet sein, und das vor dem Hintergrund von Leistungsschwankungen, weiten Übertragungsstrecken, wechselseitigen Energieflüssen und energieintensiven Endanwendungen. 

Graphic HVDC
Graphic HVDC
Graphic HVDC

Schwankungen in der Stromerzeugung

Da die Stromerzeugung aus erneuerbaren Quellen von den Wetterbedingungen und der Tageszeit abhängt, müssen Stromnetze Schwankungen in der Stromversorgung ausgleichen. Nur so kann eine  zuverlässige Stromversorgung gewährleistet werden. Batterie-Energiespeichersysteme (BESS) und netzbildende Wechselrichter spielen eine wichtige Rolle beim Ausgleich von Angebot und Nachfrage und bei der Stabilisierung des Netzes.

Private Green energy generation
Private Green energy generation
Private Green energy generation

Wechselseitiger Energiefluss

Grünen Strom privat zu erzeugen, beispielsweise durch Photovoltaik-Anlagen auf dem Hausdach, liegt im Trend. Dies kommt unserem Streben nach Energieunabhängigkeit entgegen. Überschüssig privat erzeugte Energie wird in das Verteilungsnetz zurückgegeben, das zu jeder Zeit stabil und zuverlässig bleiben muss. Intelligente Technologien wie dreiphasige Hybrid-Solarwechselrichter decken den Eigenbedarf und speichern gleichzeitig Energie vor Ort für den späteren Verbrauch. Sie tragen so so zur Netzstabilität bei.

Bidirectional Energy Flow
Bidirectional Energy Flow
Bidirectional Energy Flow

Weite Übertragungsstrecken

Strom wird oft weit entfernt vom Ort des Verbrauchs erzeugt. Dies erfordert eine effiziente und verlustarme Übertragung. Bei der Offshore-Windenergie ermöglicht die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Technologie (HGÜ) den Transport von grüner Energie mit minimalen Verlusten über Hunderte von Kilometern, um Haushalte, Büros und Rechenzentren mit Strom zu versorgen.

Data Center
Data Center
Data Center

Energieintensive Industriezweige

Energieintensive Anwendungen wie KI-Rechenzentren sind auf dem Vormarsch. Aus diesem Grund revolutioniert Infineon die für zukünftige KI-Rechenzentren erforderliche Stromversorgungsarchitektur. In Zusammenarbeit mit NVIDIA entwickelt Infineon die nächste Generation von Stromversorgungssystemen auf Basis einer neuen Architektur mit zentraler Stromerzeugung von 800 V Hochspannungsgleichstrom.

Fortschrittliche Stromversorgungslösungen für moderne Energieinfrastrukturen

Moderne Energieinfrastruktursysteme profitieren von leistungsstarken Halbleitern. Im Vergleich zu herkömmlichen elektromagnetischen Transformatoren und elektromechanischen Schutzvorrichtungen ermöglichen sie ein intelligenteres und effizienteres Stromnetz. Dank schnellerer Reaktionszeiten, höherer Energieeffizienz und kleinerer Formfaktoren eignen sie sich ideal für die Herausforderungen moderner Stromnetze, um die Anforderungen energieintensiver Anwendungen wie KI-Rechenzentren zu erfüllen.

 

Im Blickpunkt: Infineon Lösungen für Solid-State Transformer und Solid-State Circuit Breaker

Infineon solutions for solid-state transformers and solid-state circuit breakers
Infineon solutions for solid-state transformers and solid-state circuit breakers
Infineon solutions for solid-state transformers and solid-state circuit breakers

Ein Solid-State Transformer (SST) verbindet  Mittelspannungsnetze mit mehreren zehn Kilovolt mit Niederspannungsnetzen, ohne dass herkömmliche Transformatoren erforderlich sind. EV-Ladestationen, Solarparks und weitere Endanwendungen werden in Zukunft von SSTs profitieren. In KI-Rechenzentren werden SSTs die Verbindung des Stromnetzes mit den IT-Racks revolutionieren. In einem Rechenzentrum im Gigawattbereich ermöglicht ein von einem SST gespeistes Gleichstrom-Mikronetz die nahtlose und energieeffiziente Integration dezentraler erneuerbarer Energiequellen. 

Weitere Informationen: Infineon und SolarEdge kooperieren zur Weiterentwicklung hocheffizienter Energieinfrastruktur für KI-Rechenzentren

Ein Solid-State Circuit Breaker (SSCB) schützt elektrische Schaltkreise vor Schäden durch übermäßigen Stromfluss, wie Kurzschlüssen oder Überlastungen. Im Gegensatz zu elektromechanischen Leistungsschaltern, die zur Unterbrechung des Stromflusses auf mechanische Teile angewiesen sind, verwenden SSCBs Halbleiterkomponenten, um diese Funktion auszuführen. Dies führt zu schnelleren Schaltzeiten und einer schnelleren Unterbrechung des Stromflusses, was in Anwendungen von entscheidender Bedeutung ist, bei denen bereits eine geringe Verzögerung erhebliche Schäden verursachen kann.

 

Weitere Informationen zu Infineon SSCB Lösungen

HGÜ-Technologie im Blickpunkt:

Rückgrat einer modernen Strominfrastruktur

Wenn grüner Strom weit reisen muss, nimmt er die Autobahn. 

  • Im Vergleich zu Wechselstromsystemen überträgt die Hochspannungs-Gleichstrom Technologie (HGÜ) den Strom über Hunderte von Kilometern mit minimalen Leistungsverlusten.
  • Im Zentrum dieser Infrastruktur: Offshore- und Onshore-Konverterstationen. Sie wandeln den Wechselstrom für die Reise über unterirdische und unterseeische Kabel oder über Freileitungen in Gleichstrom und wandeln ihn am Zielort wieder in Wechselstrom um.
  • HGÜ wird in der Regel eingesetzt, um zwei Stromnetze miteinander zu verbinden oder um abgelegene erneuerbare Energiequellen wie Offshore-Windparks an das Hauptnetz anzuschließen.

Warum Hochspannungs-Gleichstrom?

  • HGÜ bietet mehrere Vorteile wie geringere Leistungsverluste, bessere Regelbarkeit und Netzstabilisierung.
  • Wenn Strom über große Entfernungen übertragen wird, geht ein Teil davon aufgrund des Leitungswiderstands als Wärme verloren. Durch die Erhöhung der Spannung kann die Stromstärke gesenkt werden, was wiederum den Energieverlust in Form von Wärme verringert.

Hochleistungsmodule für HGÜ

  • Infineon-Produkte für die Stromumwandlung wie die 3,3 kV-, 4,5 kV- und 6,5 kV-IGBT-Module im IHV-Gehäuse oder 4,5 kV-Press-Pack-IGBT werden je nach Leistungsstufe und technischen Anforderungen in Umrichterstationen eingebaut.
  • Hier eine grobe Vorstellung von der Größenordnung: In einem einzigen 2-GW-HGÜ-Projekt können mehr als 16.000 6,5-kV-IGBT-Module von Infineon verbaut werden.
Power infrastructure infographic illustrating semiconductor technology's six power grid capabilities: renewable integration, battery storage, power conversion, grid stabilization, HVDC transmission, and bidirectional energy flow
Power infrastructure infographic illustrating semiconductor technology's six power grid capabilities: renewable integration, battery storage, power conversion, grid stabilization, HVDC transmission, and bidirectional energy flow
Power infrastructure infographic illustrating semiconductor technology's six power grid capabilities: renewable integration, battery storage, power conversion, grid stabilization, HVDC transmission, and bidirectional energy flow

Lösungen für eine widerstandsfähige und zuverlässige Energieinfrastruktur

Das Netz der Zukunft muss mehr leisten als nur Strom zu liefern. Es muss Stromschwankungen vorhersagen und ausgleichen, vor unerwarteten Überlastungen schützen und in Echtzeit kommunizieren.

Versteckt im Hintergrund, aber dennoch unverzichtbar, sorgen Halbleiter dafür, dass die Elektrizität dorthin gelangt, wo sie gebraucht wird. Infineon treibt diese Entwicklung mit innovativen Technologien auf allen Spannungsebenen voran.

Was unsere Halbleiter ermöglichen

Infineon semiconductor solutions infographic showing 6 key applications to enable sustainable energy systems, grid reliability and optimize power infrastructure
Infineon semiconductor solutions infographic showing 6 key applications to enable sustainable energy systems, grid reliability and optimize power infrastructure
Infineon semiconductor solutions infographic showing 6 key applications to enable sustainable energy systems, grid reliability and optimize power infrastructure