Regenerative Energien im Fokus

  Solarzellen ISEA

Viele unserer Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen und lehren schon seit Jahren zu den Themenkomplexen "erneuerbare Energien" bzw. „Energiewende“. Die Aktivitäten in diesem Bereich erstrecken sich über zahlreiche Stationen der Elektrizitätsversorgung – von der Entstehung und Bereitstellung von Elektrizität über ihren Transport und die Speicherung, bis hin zum gewerblichen oder privaten Endverbraucher.

Unser Bachelor-Studiengang Elektrotechnik, Informationstechnik und Technische Informatik ist bewusst allgemein und grundlagenorientiert ausgerichtet, und bietet zum Ende des Bachelor-Studiums die Möglichkeit, einen von vier Schwerpunkten auszuwählen. Wer sich für den Schwerpunkt "Energietechnik" entscheidet mit dem Ziel, im späteren Berufsleben als Ingenieur oder Ingenieurin im Bereich "Erneuerbare Energien" mitzuwirken, bekommt von uns die besten Voraussetzungen dazu mit auf den Weg. Studierende, die den Studiengang Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung "Elektrische Energietechnik" belegen, erwerben nicht nur die technischen Grundlagen, sondern können zusätzlich lernen, wie die Veränderungen, die mit der vermehrten Nutzung regenerativer Energien einhergehen, betriebswirtschaftlich zu beurteilen sind. Und schon mit der Bachelor-Abschlussarbeit können angehende Ingenieure oder Wirtschaftsingenieure wertvolle eigene Ergebnisse beisteuern!

Unser Beitrag zur besseren Nutzung regenerativer Energien

Hintergrund der Energiewende ist, dass erneuerbare Energien zum großen Teil „volatil“ sind – im Gegensatz zur abschätzbaren und stabilen Leistung konventioneller Energieerzeugung – und daher nicht genau bekannt ist, wann und wieviel Energie z.B. durch einen Windpark oder eine Solaranlage zur Verfügung gestellt wird. Aber es möchte natürlich niemand, dass durch solche Ungleichgewichte die Qualität der Energieversorgung leidet! Deswegen sind in vielen Bereichen Weiterentwicklungen notwendig, an denen wir maßgeblich mitarbeiten. Wichtige Themen, zu denen bei uns Forschungsprojekte laufen, sind zum Beispiel:

Systemstabilität

Die Systemstabilität von elektrischen Netzen ist ein wesentliches Merkmal der Energieversorgung und aufgrund ihres bei uns hohen Niveaus wichtiger Standortvorteil Deutschlands. Daher müssen im Zuge der wachsenden Einspeisung aus erneuerbaren Energieträgern allgemein gesprochen die Steuerungsmechanismen in diesem Bereich komplexer werden: weil z.B. augenblicklich Energielücken ausgeglichen werden müssen, wenn durch eine Flaute Windkraftleistung wegfällt, oder die Einspeisung durch Solaranlagen dem wechselhaften Wetter entspricht. Dabei muss immer mitgedacht werden, dass auch die hier eingesetzte IT den stark erhöhten Ansprüchen genügen muss.

Speichertechnologie

Unsere Institute arbeiten zur Zeit an der Entwicklung leistungsfähiger Speicher, weil die Speichertechnologie eine im Vergleich zur früheren Situation ungemein wichtige Rolle spielen wird: Sie muss in Zukunft die starken Einspeiseschwankungen der erneuerbaren Energien ausgleichen. Die Kompensation dieser Ungleichgewichte wird zur Zeit größtenteils von den noch existierenden konventionellen Kraftwerken vorgenommen - und um auf diese weniger oder gar nicht mehr angewiesen zu sein, werden Speicherkraftwerke nötig.

Energieeffizienz in Kommunen und Einzelhaushalten

Auch auf kommunaler Ebene, bis hinunter zu den einzelnen Haushalten, ist durch die stärkere Nutzung regenerativer Energie neuer Forschungsbedarf entstanden. Denn auch hier werden die Verflechtungen stärker und das Zusammenspiel komplizierter: Zum Beispiel wollen Städte nun ihre Energieeffizienz auch durch nachhaltige Maßnahmen steigern und benötigen dafür erweiterte Planungswerkzeuge. Die Integration von Einzelhaushalten in die Elektrizitätsnetze wird komplexer, denn die Haushalte sind nicht mehr nur reine Verbraucher von Energie, sondern produzieren sie auch selbst und speisen sogar überschüssige Energie ins Netz ein (d.h. sie sind nicht mehr nur „Konsumenten“, sondern auch „Produzenten“, und werden deshalb als „Prosumenten“ bezeichnet; bzw. engl. „Prosumer“).

 

Bachelor-Arbeitsthemen aus den letzten Jahren zum Bereich "Regenerative Energien" (Auswahl)

  • Simulation von Einspeiseprofilen für Photovoltaik-Anlagen in einem Verteilnetzgebiet
  • Analyse des Einspeisemanagements erneuerbarer Energiewandlungsanlagen in Mittelspannungsnetzen
  • Analyse und Evaluierung von Bewertungskriterien der Versorgungssicherheit in regenerativ geprägten Erzeugungssystemen
  • Analyse und Bewertung von Vermarktungsentscheidungen Erneuerbarer Energien unter Beachtung des Erneuerbare-Energien-Gesetzes
  • Analyse des Einflusses von Prognosefehlern von Erneuerbaren Energien auf den Intraday-Handel
  • Entwicklung des Masters eines modularen Batteriemanagementsystems für Formula Student
  • Entwicklung eines Verfahrens zur automatisierten Synthese von Einspeisezeitreihen Erneuerbarer Energien
  • Entwicklung einer Energiemanager-Plattform für verteilte Batteriepacks in Elektrofahrzeugen
  • Vertragsstörungen bei Photovoltaikanlagen
  • Techno-Ökonomische Bewertung von Recyclinganlagen für Photovoltaikmodule
  • Wirtschaftlichkeitsaspekte eines Hochdrehzahl-Mehrfachgenerator-Triebstrangs für Multi-Megawatt-Windenergieanlagen
  • Implementierung und Erprobung eines Algorithmus zur koordinierten Blindleistungsbereitstellung als lokale Systemdienstleistung durch Photovoltaik-Wechselrichter
  • Vergleich und Analyse von Solarstrahlungsdaten aus verschiedenen Quellen auf den Ertrag von Photovoltaik-Anlagen
  • Entwicklung von Methoden zur Optimierung hydraulischer Kraftwerke
  • Räumliche Allokation des Selbstverbrauchs von Strom aus erneuerbaren Energien in Haushalten
  • Entwicklung eines Software-Tools zur Auslegung von LCL-Filtern in Windenergieanlagen
  • Entwicklung eines Hybridfahrzeug-Energiemanagement-Systems zur intelligenten Nutzung von Routeninformationen
  • und viele mehr...

Wichtige Forschungsprojekte zum Themenbereich "Erneuerbare Energien" (Auswahl):

Forschungscampus Flexible Elektrische Netze
Center for Windpower Drives
E.ON Energy Research Center
M5Bat-Batteriespeicher