Elektrische Energiesysteme

Forschungsschwerpunkte und Projekte

Die Arbeitsgruppe Elektrische Energiesysteme behandelt die zukünftigen Anforderungen an elektrische Energienetze unterschiedlicher Spannungsebenen und die sich daraus ergebenden Potenziale. Dabei wird schwerpunktmäßig der Einfluss der zunehmenden dezentralen Einspeisung elektrischer Energie aus regenerativen Quellen (Wind, Sonne, Wasser) und aus Block-Heizkraftwerken (BHKW) und der zunehmende elektrische Bedarf für elektrische Wärmebereitstellung und Elektromobilität auf die elektrischen Netze berücksichtigt.

Vor diesem Hintergrund wird untersucht, wie gesicherte Flexibilität bereitgestellt, aktiviert und betrieben werden kann und dabei die Stabilität des Netzes unterstützt. Dazu werden gängige Methoden und Werkzeuge der Netzberechnung, Optimierung und auch neue Methoden basierend auf lernenden Systemen integriert. Damit einhergehend erfolgt die Untersuchung der Bereitstellung klassischer und zukünftiger Systemdienstleistungen z.B. im Bereich der Momentanreserve, Netzwiederaufbau, Beherrschung von Unsymmetrien. Gleichzeitig wird der Einfluss auf die Bilanzkreisbewirtschaftung und Vorhersage berücksichtigt.

Losgelöst von den elektrischen Netzen werden auch Forschungsarbeiten zur Dimensionierung neuer Gesamtenergiesysteme durchgeführt. Das zu gehören zum Beispiel die Analyse neue Konzepte zur Druckluftspeicherung unter Verwendung von Wasserstoff oder Themenbereiche in der Dekarbonisierung der Industrie am Beispiel der Dekarbonisierung der Stahlerzeugung.

    Folgende Projekte werden aktuell in der Gruppe bearbeitet:

    • EnEff:Stadt WQeff – Effiziente Wärmepumpenquartiere: Effizienter, erneuerbarer und netzdienlicher Betrieb von Wärmepumpenquartieren Wqueff

    • GeoTES - Geothermische Energiespeicherung

    • H2 ReNoWe - Innovationslabor „Wasserstoffregion Nord-West-Niedersachsen (H2-ReNoWe)“

    • GridBatt - Batterietechnologien zur Sicherstellung eines sicheren Netzbetriebs

     

    abgeschlossene Projekte:


    E-Mobility 4 Grid Service: Entwicklung und Erprobung von heutigen und zukünftigen Vehicle-for-Grid-Konzepten und Dienstleistungen in ländlichen Energieversorgungsstrukturen

    • EFRE-Projekt von Frau Prof. Hauer, das an der Uni Magdeburg bearbeitet wurde
    • Hat das Ziel heutige und zukünftige Vehicle-for-Grid-Konzepte (V4G) und Dienstleistungen für ländliche Energieversorgungsstrukturen zu entwickeln und zu erproben, um das elektrische Netz zu stützen.
    • Systemnachbildung zur Bestimmung der Einflussgrößen im elektrischen Netz
    • Die detaillierte Netznachbildung mit den Komponenten, Verbrauchern und Erzeugern ermöglicht zum einen die Abschätzung der aktuellen Potentiale für V4G sowie eine Prognose für zukünftige Szenarien.
    • Entwicklung, Simulation und Test (im Fahrzeug) von Algorithmen für netzoptimierte Ladestrategien und zur Steuerung der zu entwickelnden Ladeinfrastruktur z.B. optimiertes unsymmetrisches Laden

    Infrastrukturkopplung - Platzierung und Betrieb von Ladestationen aus Verkehrs- und Energienetzsicht

    • EFRE-Projekt von Frau Prof. Hauer, das an der Uni Magdeburg bearbeitet wurde
    • infrastrukturübergreifende Planung und der Betrieb für Verkehr- und Energiesysteme
    • Das Ziel war es, zusammen mit dem Lehrstuhl für Logistische Systeme der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg und der Stadt Burg ein anwendungsorientiertes Konzept zur optimalen Platzierung, Versorgung und Betrieb von Ladeinfrastruktur aus Netz- und Verkehrssicht unter Einbindung erneuerbarer Erzeugung zu entwickeln, und an ausgewählten Standorten in der Stadt Burg Ladeinfrastruktur zu installieren.
    • Entwicklung von Platzierungsalgorithmen für elektrische Ladesäulen unter Verwendung der Monte-Carlo Analysen
    • Entwicklung von Ladeprofilen für E-Kfz

    Druckluftspeicherkraftwerk Huntorf

    • Untersuchung des Druckluftspeicherkrafts im niedersächsischen Huntorfs im Hinblick auf Effizienzsteigerung und Flexibilisierung
    • Untersuchung verschiedener Anlagenvarianten (Wärmespeicher, Elektrolyse, Wasserstoffverbrennung) mit dem Ziel, einen CO2-freien Betrieb bei gleichzeitiger hoher Kraftwerkseffizienz zu ermöglichen
    • Makroskopische Betrachtung des regionalen Energiesystems mit dem Speicherkraftwerk als netzdienlicher Kernkomponente

    Weiterentwicklung der Netzentgeltsystematik Strom

    • Regionale Unterschiede der Entgelthöhe erfordern eine Weiterentwicklung des aktuellen Verteilungsmechanismus der Netzkosten
    • Untersuchung von lastflüssabhängigen Verfahren zur Anpassung der Netzgeltsystematik
    • Überprüfung der Verfahren anhand realer Daten

    Netzanbindung von Schnellladestationen

    • Untersuchung der Auswirkung auf das Netz und der Umsetzung vor Ort von flächendeckenden Schnellladestationen
    • Als Alternative zum Netzausbau kommt hier die Nutzung eines Batteriespeichers in Frage
    • Dieser soll durch eine direkte Kopplung mit einem Windpark garantieren, dass die Fahrzeug mit rein regenerativer Energie geladen werden können
    • Auch die Implementierung eines DC-Inselnetzes wird untersucht

    Wind-Solar-Wärmepumpen-Quartier

    • Bestimmung der Anforderungen an die elektrischen Verteilnetze mit hohem Anteil an Wärmepumpen und Photovoltaik
    • Untersuchung des Deckungsgrads des Strom- und Wärmebedarfs durch erneuerbare Energien im Quartier
    • Berücksichtigung von thermischen und elektrischen Speichern zur Vermeidung von Energieengpässen
    Team

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