Abschlussarbeiten

Forschungsgruppe Energiespeicher

Hometrainer

Im Rahmen dieser Bachelorarbeit soll ein Fahrrad-Hometrainer zu einem Energie- und Leistungs-Demonstrator umgebaut werden. Ziel soll es sein, Laien näherzubringen, was es bedeutet, 1 kWh Strom zu erzeugen oder wieviel Energie verschiedene Verbraucher benötigen.

Aufgabenstellung:

Erstellen eines Konzeptes zum Aufbau des Demonstrators
Auslegung, Konstruktion, Beschaffung und Aufbau eines passenden Generators mit An-triebsstrang (Kette, ggf. mit Getriebe)
Konzeptionierung, Aufbau und Programmierung von Mikrokomputer und Leistungs-elektronik/regelbarer Last inkl. Leistungsmessung und Visualisierung der erzeugten Leistung.

Raspberry Pi (?)
(Touch-) Display zur Visualisierung und Steuerung
Anzeige von z.B.: Kalorienverbrauch (wieviel Pizza/Schokolade/Brot muss ich essen/habe ich verbraten?), Leistungsvergleich Glühbirne/LED-Leuchtmittel/Jan Ulrich/etc., Leistungszähler
Ggf. Schnittstelle, um Akku/Handy zu laden

Ausschreibung Abschlussarbeit - Hometrainer

Schaltungstechnik Gassensor

Im Rahmen des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Forschungsprojektes „Optimierung eines Rieselbett-Bioreaktors für die dynamische mikrobielle Biosynthese von Methan mit Archaeen in Power-to-Gas-Anlagen“ (ORBIT) suchen wir eine/n engagierte/n Studierende/n, die/der in ihrer/seiner Masterarbeit an der OTH Regensburg eine Auswerteelektronik für einen innovativen Gas-Sensor, basierend auf dem Prinzip eines Pirani-Sensors, weiterentwickelt. Anwendungsziel der Arbeit ist es, durch die Messung von Gaszusammensetzung, Druck und Temperatur an mehreren Stellen in einem Bioreaktor Optimierungspotenziale aus-schöpfen zu können.

Ausschreibung Masterarbeit Schaltungstechnik Gassensor

Forschungsgruppe Energienetze

Analyse der monetären Werte und Rahmenbedingungen für die Systemdienstleistung Netzwiederaufbau

Im Rahmen des Projekts OPTIBIOSY soll der monetäre Wert für die Erbringung der Systemdienstleistung Netzwiederaufbau aus verschiedenen Technologien untersucht werden.

Aufgabenstellung:

Zuordnung der verschiedenen Kosten für Speicher und Kraftwerke bei einer Multi-Business-Case-Vermarktung (z.B. in Kombination mit Regelleistungsvermarktung oder Blindleistungsbereitstellung)
Untersuchung der Einschränkung bei der Vermarktung von Regelleistung durch die Vorhaltung von Leistung für den Netzwiederaufbau hinsichtlich des Speicherfüllstands

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Analyse des zukünftigen Bedarfs und der monetären Werte verschiedener Technologien für die Erbringung der Systemdienstleistung Momentanreserve

Im Rahmen des Projekts OPTIBIOSY soll der zukünftige Bedarf und die monetären Werte verschiedener Technologien für die Erbringung der Systemdienstleistung Momentanreserve ermittelt werden.

Aufgabenstellung:

Bestimmung des zukünftigen Bedarfs an Momentanreserve durch ein separates Modell
Ermittlung der Alternativen (Batteriespeicher, Windenergieanlage, …) zur zukünftigen Bereitstellung
Definition der monetären Werte der verschiedenen Technologien

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Entwicklung eines marktbasierten Modells zur Kraftwerkseinsatzplanung

Im Rahmen des Projekts KoKWK soll ein marktbasiertes Modell zur Planung des Kraftwerkseinsatzes mit Anwendung eines deutschlandweiten Stromnetzmodells entwickelt werden.

Aufgabenstellung:

Recherche und Vergleich bisheriger Planungsansätze für den Kraftwerkseinsatz
Identifikation relevanter Modellparameter insbesondere in Bezug auf den Strommarkt und dessen Mechanismen
Konzipierung und Umsetzung der Kraftwerkseinsatzplanung sowie Validierung mit Hilfe des deutschlandweiten Stromnetzmodells

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Entwicklung einer geodatenbasierten Methodik für eine kostengünstige Trassenrealisierung bei Netztopologieänderungen

Im Rahmen des Projekts KoKWK soll eine auf Geodaten basierende Methodik, zum Vergleich der Kosten für eine Trassenrealisierung als Kabel oder als Freileitung, konzipiert und umgesetzt werden.

Aufgabenstellung:

Aufbereiten von Geodaten für den automatisierten Einsatz in einem Geoinformationssystem (GIS)
Konzeption einer Vorgehensweise zur Findung des günstigsten Trassenverlaufs zwischen einem anzuschießenden Objekt und dem zugeteilten Netzanschlusspunkt
Finanzielle Bewertung möglicher Trassenverläufe

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Entwicklung einer Methodik/ eines Modells zur Prognose von Wirk- und Blindleistungslastgängen zukünftiger Mittel- und Niederspannungsnetze

Im Rahmen des Projektes Q-Integral erfolgt eine spannungsebenenübergreifende Betrachtung des Themenfeldes „Blindleistung“. Dazu soll analysiert am Beispiel des gesamten ostdeutschen Stromnetzgebietes aufgezeigt werden, welche Blindleistungsbereitstellungsoptionen zu welchen Maße an der Deckung der auftretenden Blindleistungsbedarfe beteiligt werden können. Im Rahmen dieser Abschlussarbeit gilt es durch geeignete Methodiken zu prognostizieren, welche Wirk- und Blindleistungslastgänge in Zukunft in der Mittelspannungsebene auftreten.

Aufgabenstellung:

Prognose zukünftiger Wirk- und Blindleistungslastgänge von Mittelspannungsnetzen für die Zieljahre des Netzentwicklungsplanes
Mögliche Prognoseparameter: E-Mobilitätszubau, EE-Zubau, Netzausbau
Erarbeitung und Vergleich verschiedener Ansätze:

Lastflusssimulation detaillierter Einspeise-/Lastprognosen einzelner MS-/NS-Netzakteuere
Prognose reiner P-Q-Daten (Black-Box-Ansatz) mittels statistischer Methoden

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Betrachtung der Stabilität von Wind- und Photovoltaikparks bei Blindleistungseinspeisung

Im Rahmen des Projektes Q-Integral wird eine externe Masterarbeit in Zusammenarbeit mit dem Frauenhofer ISE angeboten. Schwerpunkt der Arbeit ist die Stabilitätsbetrachtung von Wind- bzw. PV-Parks bei eingespeister Blindleistung.

Aufgabenstellung:

Einarbeitung in die Thematik Blindleistungsbereitstellung durch Erneuerbare Energien
Erstellung eines geeigneten elektrischen Parkmodells in DIgSILENT PowerFactory
Einarbeitung in das Thema Stabilitätsbewertung von elektrischen Anlagen und Entwicklung geeigneter Stabilitätskriterien
Definition von dynamischen Betriebsszenarien (Blind- und Wirkleistungssprünge) zur Untersuchung der parkinternen Stabilität
Durchführung von Simulationen zur Stabilitätsbetrachtung
Auswertung und Dokumentation der Ergebnisse

Ausschreibung:

Weitere Informationen können Sie der Ausschreibung der Frauenhofer ISE entnehmen.

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Analyse der Frequenz- und Spannungsabhängigkeit von Verbrauchern

Zur Bewertung der Systemstabilität und der Bewältigung kritischer Netzsituationen ist es wichtig das Verhalten des Verbundnetzes und einzelner Teilnetze möglichst exakt vorhersagen zu können.

Eine wichtige Rolle spielt in kritischen Situationen das Verhalten der Verbraucher im Netz. Glücklicherweise konnte man bis jetzt davon ausgehen, dass sowohl bei einem Frequenzabfall, als auch bei einem Spannungsabfall die Leistungsaufnahme der angeschlossenen Verbraucher sinkt. Es stellt sich im Netz also stets in gewissen Schranken eine Art Selbstregelungseffekt ein. Das Netz hält sich somit ohne eingreifen stabil. Die Untersuchungen dazu wurden größtenteils in den 1980er Jahren durchgeführt. Durch die Energiewende und den gleichzeitigen Siegeszug der Leistungselektronik in quasi allen Bereichen der Verbrauchslasten kann man nicht mehr zwangsläufig davon ausgehen, dass dieses Verhalten zu jedem Zeitpunkt und in jedem Teilnetz noch so vorgefunden wird. Im Rahmen des Projekts neos soll eine Routine entwickelt werden, die automatisiert solche Abhängigkeiten aufgrund von Messdaten im System des Netzbetreibers analysiert und Aussagen zum aktuellen Netzverhalten zulässt.

Aufgabenstellung:

Recherche zu bisherigen Untersuchungen der Spannungs- und Frequenzabhängigkeit von Wirk- und Blindlasten.
Entwicklung einer Routine zur Auswertung von Messdaten
Erarbeitung einer Prognose des Verhaltens von Mittelspannungsnetzen auf Basis der entwickelten Methode
Bewertung der Ergebnisse im Vergleich mit bisherigen Studien

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Ursachen für häufige Kurzschlüsse im bayerischen Stromnetz

In den vergangenen Jahren meldeten Industriebetriebe in Bayern vermehrt Probleme mit neueren Produktionsanlagen. Diese stoppten ohne ersichtlichen Grund oder wechselten in einen undefinierten Zustand. Neben der Produktionsverzögerung wurden auch Schäden gemeldet, die teilweise mit erheblichen Kosten verbunden sind. Auf Netzbetreiberseite wurde hingegen keine Verschlechterung der Spannungsqualität oder der Versorgungssicherheit festgestellt. Die deutsche Stromversorgung besitzt im Allgemeinen eine sehr hohe Qualität. Messungen zeigten, dass es sich um Spannungseinbrüche aus der Hochspannungsebene mit unterschiedlicher Tiefe und Dauer handelt, welche die Probleme auslösten. Diese Spannungseinbrüche wurden früher von den Anlagen toleriert. Viele Unternehmen wünschen sich nun also eine noch höhere Spannungsqualität, besonders in Bezug auf Spannungseinbrüche. Die Spannungseinbrüche basieren größtenteils auf einpoligen Kurzschlüssen, die durch sogenannte Kurzunterbrechungen mit automatischer Wiedereinschaltung gelöscht. Die Ursache der Kurzschlüsse jedoch ist nicht ganz klar. Es gibt Hinweise, dass die Beschmutzung der Isolatoren auf Freileitungen genauso wie Wettereinflüsse dafür verantwortlich sein können.

Aufgabenstellung:

Recherche zu bisherigen Untersuchungen zu Kurzschlüssen und deren Ursachen.
Untersuchungen zu Einflussfaktoren auf die Kurzschlusshäufigkeit von Leitungstrassen
Auswertung und regionale Bewertung von Kurzschlussereignissen
Erstellen von regionalisierten Wetterstatistiken
Erstellung von Bodennutzungsplänen zur Bewertung des Einflusses der Landwirtschaft
Auswertung der Zusammenhänge in einem Geoinformationssystem

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Störfestigkeit von Geräten

In den vergangenen Jahren meldeten Industriebetriebe in Bayern vermehrt Probleme mit neueren Produktionsanlagen. Diese stoppten ohne ersichtlichen Grund oder wechselten in einen undefinierten Zustand. Neben der Produktionsverzögerung wurden auch Schäden gemeldet, die teilweise mit erheblichen Kosten verbunden sind. Auf Netzbetreiberseite wurde hingegen keine Verschlechterung der Spannungsqualität oder der Versorgungssicherheit festgestellt. Die deutsche Stromversorgung besitzt im Allgemeinen eine sehr hohe Qualität. Messungen zeigten, dass es sich um Spannungseinbrüche aus der Hochspannungsebene mit unterschiedlicher Tiefe und Dauer handelt, welche die Probleme auslösten. Diese Spannungseinbrüche wurden früher von den Anlagen toleriert. Viele Unternehmen wünschen sich nun also eine noch höhere Spannungsqualität, besonders in Bezug auf Spannungseinbrüche. Neben der Verbesserung der Qualität im Stromnetz ist auch die Reduzierung der Fehleranfälligkeit der Geräte eine mögliche Lösungsmaßnahme.

Aufgabenstellung:

Recherche zu Normen und Störfestigkeiten von betroffenen Geräten
Erarbeitung eines Vorschlags für Richtlinien zur Störfestigkeit im Bezug auf Kurzunterbrechungen
Kontaktaufnahme zu Herstellern und Diskussion der Richtlinie und Maßnahmen

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Speicher zur Erhöhung der Spannungsqualität

In den vergangenen Jahren meldeten Industriebetriebe in Bayern vermehrt Probleme mit neueren Produktionsanlagen. Diese stoppten ohne ersichtlichen Grund oder wechselten in einen undefinierten Zustand. Neben der Produktionsverzögerung wurden auch Schäden gemeldet, die teilweise mit erheblichen Kosten verbunden sind. Auf Netzbetreiberseite wurde hingegen keine Verschlechterung der Spannungsqualität oder der Versorgungssicherheit festgestellt. Die deutsche Stromversorgung besitzt im Allgemeinen eine sehr hohe Qualität. Messungen zeigten, dass es sich um Spannungseinbrüche aus der Hochspannungsebene mit unterschiedlicher Tiefe und Dauer handelt, welche die Probleme auslösten. Diese Spannungseinbrüche wurden früher von den Anlagen toleriert. Viele Unternehmen wünschen sich nun also eine noch höhere Spannungsqualität, besonders in Bezug auf Spannungseinbrüche. Neben der Verbesserung der Qualität im Stromnetz ist auch der gezielte Einsatz von Speichern zur Reduzierung von Spannungseinbrüchen denkbar.

Aufgabenstellung:

Erstellung eines dynamischen Batteriespeichermodells für ein Lastflussprogramm.
Simulation des Einflusses von Speicheranlagen auf kurzzeitige Spannungseinbrüche.
Bewertung des Potentials von Speichern zur Erhöhnng der Spannungsqualität.

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Aufbau eines Modells zur Elektromobilität für öffentliche Ladeinfrastruktur

Im Rahmen des Projektes neos – AP „zukünftige Netzbelastung“ werden Untersuchungen zur Entwicklung des Stromverbrauchs durchgeführt und die sich daraus ergebenden Belastungen für das Stromnetz betrachtet. Die Netzbetreiber müssen in Zukunft neben den erneuerbaren Energien auch die Elektromobilität effizient, für den Kunden höchst komfortabel, aber dennoch für die Volkswirtschaft möglichst kostengünstig integrieren. Dabei unterscheidet sich vermutlich das Ladeverhalten im ländlichen Raum stark von einem Ladeverhalten im städtischen Gebiet. Wo dieses im ländlichen Raum eher an den individuellen Tagesablauf des einzelnen Nutzers gekoppelt ist, wird das Verhalten im städtischen Raum weit mehr von der vorhandenen Ladeinfrastruktur abhängen. Da für die Nutzung öffentlicher Ladeinfrastruktur keine verlässlichen Profile zur Abschätzung der Leistungsaufnahme vorhanden sind soll in diesem Zusammenhang eine Nachbildung auf Grundlage historischer Daten entworfen werden.

Aufgabenstellung:

Recherche / Analyse / Bewertung bisheriger Modelle zur öffentlichen Ladeinfrastruktur.
Recherche rechtlicher Vorgaben zur Elektromobilität und öffentlicher Ladeinfrastruktur.
Auswertung historischer Daten der öffentlichen Ladeinfrastruktur der Stadt Regensburg.
Entwicklung eines Nutzungsmodells der öffentlichen Ladeinfrastruktur.
Anwendung des Nutzungsmodells auf einem Mittelspannungsnetzmodell.

Ansprechpartner:

Entwicklung eines Modells zur Abschätzung der zukünftigen PV-Nutzung

Im Rahmen des Projektes neos – AP „zukünftige Netzbelastung“ werden Untersuchungen zur Entwicklung des Stromverbrauchs durchgeführt und die sich daraus ergebenden Belastungen für das Stromnetz betrachtet. Die Netzbetreiber müssen in Zukunft neben den erneuerbaren Energien auch die Elektromobilität effizient, für den Kunden höchst komfortabel, aber dennoch für die Volkswirtschaft möglichst kostengünstig integrieren. Die Rückspeisung elektrischer Energie aus den unterlagerten Netzebenen führt hierbei zu einer starken Belastung der Verteilnetze bis hin zur Abregelung von Anlagen zur Erzeugung erneuerbarer Energien. Um eine zukünftige Belastung besser abschätzen zu können soll ein Modell zur zukünftigen Nutzung von Photovoltaik entwickelt werden.

Aufgabenstellung:

Recherche / Analyse / Bewertung bisheriger Modelle.
Recherche rechtlicher Vorgaben zur Abregelung von PV-Anlagen.
Entwicklung eines Zubau-Modells für PV-Anlagen.
Anwendung des Nutzungsmodells auf einem Verteilnetz.

Ansprechpartner:

Erstellung von Haushaltslastprofilen auf Grundlage statistischer Daten

Im Rahmen des Projektes neos – AP „zukünftige Netzbelastung“ werden Untersuchungen zur Entwicklung des Stromverbrauchs durchgeführt und die sich daraus ergebenden Belastungen für das Stromnetz betrachtet. Die Netzbetreiber müssen in Zukunft neben den erneuerbaren Energien auch die Elektromobilität effizient, für den Kunden höchst komfortabel, aber dennoch für die Volkswirtschaft möglichst kostengünstig integrieren. Eine Nachbildung von Niderspannungsnetzen mit den zumeist verwendeten Standardlastprofilen weist den Nachteil auf das für eine Abschätzung von Niederspannungsnetzen Leistungsspitzen an einzelnen Hausanschlüssen geglättet vorliegen. Dieses Problem kann durch die Verwendung synthetisch erzeugter Haushaltsprofilen auf Grundlage statistischer Daten behoben werden.

Aufgabenstellung:

Recherche / Analyse / Bewertung bisheriger Modelle zur Erstellung von synthetischen Haushaltsprofilen.
Datenanalyse der Zeitverwendungsstudie und des Mikrozensus.
Entwicklung eines Modells für synthetische Haushaltslastprofile.
Validierung des Nutzungsmodells an gemessenen Haushaltsprofilen.
Anwendung des Nutzungsmodells auf einem Niederspannungsnetzmodell.

Ansprechpartner:

Entwicklung eines BHKW-Modells zur Nachbildung sektor-übergreifender Verwendung in Verteilnetzen

Im Rahmen des Projektes neos – AP „zukünftige Netzbelastung“ werden Untersuchungen zur Entwicklung des Stromverbrauchs durchgeführt und die sich daraus ergebenden Belastungen für das Stromnetz betrachtet. Die Netzbetreiber müssen in Zukunft neben den erneuerbaren Energien auch die Elektromobilität effizient, für den Kunden höchst komfortabel, aber dennoch für die Volkswirtschaft möglichst kostengünstig integrieren. Zusätzlich wird in neuen städtischen Wohnquartieren immer stärker eine Kopplung von elektrischer Energie und Wärmeerzeugung angewendet. Dieser Einsatz von BHKWs ergibt eine zusätzliche Belastung der Verteilnetze, durch die Zusätzliche Rückspeisung von elektrischer Energie in den unterlagerten Netzebenen. Zur Beurteilung dieses Effektes soll ein Modell zur Nachbildung der sektor-übergreifenden Verwendung von BHKWs entworfen werden.

Aufgabenstellung:

Recherche / Analyse / Bewertung bisheriger Modelle zu BHKWs.
Entwicklung eines Modells zur Nachbildung von BHKWs.
Anwendung des Nutzungsmodells auf einem Verteilnetzmodell.

Ansprechpartner:

Netzregelungen in modernen Lastflussprogrammen

Die Digitalisierung nimmt auch im Bereich der Planung von Stromnetzen einen immer bedeutenderen Stellenwert ein. Seit etlichen Jahren basiert die Arbeit der Netzplaner bei Netzbetreibern oder Dienstleistern auf modernen Softwarepaketen. Dies gilt auch für viele Bereiche der Forschung. Die Pakete entwickeln sich stetig weiter und beiten inzwischen eine enorme Bandbreite an Modellen zur Nachbildung von Netzteilnehmern mit ihrem Verhalten, vor allem auch zur Nachbildung von komplexem Regelverhalten. Dies wirdd notwndig, da mit zunehmender Druchdringung der Verteilnetze mit Erzeugungsanlagen sowohl die Anforderungen an die Anlagen selbst immer komplexer geworden sind, als auch deren exakte Nachbildung im vornherein von immer größerer Bedeutung für eine effektive Netzplanung. Die erfahrung zeigt, dass nicht alle Pakete die notwnedigen Regelverfahren zufriedenstellend nachbilden. Gleichzeitig wird die Fülle der Anbieter immer größer. Für eine Forschungseinrichtung wie dem Labor FENES ist es deshalb wichtig, die vorhandenen Regelungen, insbesondere der Spannungsblindleistungsregelung, der Pakete in ihrer Nachbildung zu verstehen sowie Stärken und schwächen der einzelnen Programme zu kennen.

Aufgabenstellung:

Recherche von grundsätzlichen Ansätzen zur Blindleistungsregelungen im Lastfluss.
Recherche von einzelnen Lastflussprogrammen sowie deren Umsetzung von Blindleistungsregelungen.
Simulation einfacher Netztopologien mit verschiedenen kommerziellen und kostenlosen, bzw. Open Source Softwareprogrammen und Vergleich der Effektivität der Regelungen.
Je nach Art der Abschlussarbeit ggf. Umsetzung einer eigenen Regelung inerhalb eines Softwarepakets oder einer offenen Lastflussumgebung.

Ansprechpartner:

Netzentgeltsystematiken im elektrischen Energieversorgungssystem

Die Energiewende in Deutschland schreitet in den letzten Jahren immer weiter voran. Mit im Mittelpunkt stehen dabei die erneuerbaren Energieanlagen, die dezentral platziert werden und somit direkt in den unteren Netzebenen Leistung zur Verfügung stellen können. Mit dieser Umstrukturierung des elektrischen Energieversorgungssystems gehen auch viele Veränderungen und neue Herausforderungen einher. Dabei ist an vielen Stellen zu prüfen, ob bestehende Auslegungen und Berechnungen noch aktuell sind oder ob neue bzw. abgeänderte Verfahrensweisen für die zukünftigen Stromnetze notwendig sind.
Mit in diese Thematik fällt auch die Netzentgeltsystematik, die heutzutage auch viele Netzbetreiber und Stadtwerke beschäftigt. Dabei treten Fragestellungen auf, die die Aktualität der momentanen Berechnungsgrundlagen sowie auch Potentiale für die Vermeidung von Netznetgelten thematisieren. Hierzu wird vom FENES eine Bachelorarbeit bzw. Masterarbeit ausgeschrieben, in der die aktuellen Methoden zur Berechnung der Netzentgelte und zur Anreizregulierung sowie der regulatorische Rahmen untersucht werden soll. Weiterhin soll dargestellt werden, welche Anpassungen künftig bei den Netzentgeltsystematiken nötig sind, um die durch die Energiewende verursachten stukturellen Veränderungen im Stromnetz zu berücksichtigen, und welche Potentiale es zur Vermeidung von Netzentgelten gibt.

Aufgabenstellung:

Recherche von bereits vorhandenen bzw. verwendeten sowie alternativen Methoden zur Netzentgeltberechnung.
Untersuchung des derzeit gegebenen regulatorischen Rahmens und der aktuellen Anrzeizregulierung.
Analyse von künftig notwendigen Anpassungen in den Netzentgeltsystematiken und möglichen Potentialen in der Vermeidung von Netzentgelten.

Ansprechpartner:

Weitere Themen im Bereich Energienetze

Weitere Bachelor-/Master- und Projektarbeiten aus den Bereichen Netztechnik, Systemstabilität, Transformatorentechnik, Versorgungszuverlässigkeit oder Spannungsqualität können nach Vereinbarung gerne betreut werden.

Bitte bei Prof. Brückl oder im Büro S-194 anfragen!