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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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

Ansprechpartner:

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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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 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.

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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:

Analyse der Sensitivitäten (Spannungsänderung in Abhängigkeit von Wirkleistungsänderungen) in einem MS-Netz

Im Rahmen des Projektes C/sells wird untersucht, wie effektiv Flexibilitätseinsätze (Wirkleistungsänderung von Verbrauchern) an verschiedenen Knoten in einem MS-Netz zur Behebung eines Netzengpasses beitragen können. Erste Untersuchungen zeigen, dass die Sensitivitäten im Arbeitspunkt mit maximaler Spannungsabweichung am kleinsten ist. In einer Abschlussarbeit (idealerweise Masterarbeit) ist zu analysieren, ob diese Erkenntnis auch in weiteren Szenarien (Last-/Einspeisefall, unter-/übererregtes Netzverhalten, usw.) gilt.

Aufgabenstellung:

Einarbeitung in das Netzberechnungsprogramm PowerFactory (speziell Sensitivitätsanalysen) und in Matlab
Erstellung geeigneter Untersuchungsszenarien
Simulation und Auswertung der Sensitivitäten

Ansprechpartner:

Projektarbeit Leitfaden für Messgeräte

Die genaue Kentniss des Belastungszustands der Stromnetze nimmt einen immer bedeutenderen Stellenwert ein. Seit etlichen Jahren entwickelt sich die Messtechnik in großen Schritten weiter, gleichzeitig wird es immer einfacher große Datenmengen schnell, zielführend und kostengünstig zu verarbeiten. Dies nutzen wir auch in besonderem Maße and der Forschungsstelle für Energienetze und Energiespeicher. In den letzten Jahren wurden immer mehr Messgeräte verschiedenster Hersteller angeschafft und intensiv von verschiedenen Studenten und Mitarbeitern eingesetzt. Anders als man zunächst vieleicht erwarten würde, messen und verrechnen die Geräte von verschiedenen Herstellern die Größen auf unterschiedliche Weise, oft basierend auf unterschieldichen nationalen Normen. Teilweise wurde auch der Funktionsumfang in den letzten Jahren durch Upates deutlich erweitert oder Berechnungsvorschriften angepasst. Wie die Messwerte zu verarbeiten sind, hat bisher jeder Mitarbeiter und Student selbst erarbeitet und in seinen wissenschaftlichen Arbeiten zusammengefasst. Im Rahmen einer Projektarbeit soll nun ein Leitfaden entstehen, der die Erfahrungen mit den vorhandenen Messgeräte zusammenführt und allgemeine Hinweise zur Messwertverarbeitung sowie gerätespezifische Unterschiede aufzeigt.

Aufgabenstellung:

Recherche der Messwertverarbeitung der im Labor vorhandenen Natzanalysatoren.
Recherche von bereits beschriebenen Vorgehensweisen in internen Arbeiten der Forschungsstelle.
Durchführen von Probemessungen mit den Messgeräten und Anwendung der beschriebenen Berechnungsvorschriften.
Zusammenfassung der Ergebnisse in einem internen Leitfaden.

Ansprechpartner:

Kennlinien für regelbare Transformatoren

Regelbare Transformatoren bilden den Grundpfeiler des Stromnetzes. Sie halten die Spannung in der jeweiligen Netzebene in einem engen Band, wodurch große Leistungsübertragungen bei gleichzeitiger Einhaltung der Normspanung für Abnehmer und Einspeiser in allen Ebenen erst möglich werden. Dies gilt seit kurzen durch den regelbaren Ortsnetztransformator bis in die Niederspannungsebene hinein. Um den Spannungssollwert des Transformators ergibt sich dann in den unteren Spannungsebenen ein nutzbares Spannungsband von i.d.R. +-10 Prozent um den Sollwert, welches den Betrieb von Erzeugern und Verbrauchern im hinterlagerten Netz erlaubt. Durch hohe Einspeiseleistungen und in Zukunft auch hohe Bezugsleistungen durch die Elektromobilität reicht das so bereitgestellte Spannungsband oft nicht mehr aus. Da in vielen Netzen jedoch eine Korellation zwischen dem Leistungsfluss über dem Transfromator und der Netzsspannung besteht, wird immer häufiger in Betracht gezogen, die Sollspannung basierend auf dem Leistungsfluss anzupassen, um so noch mehr Leistung im Netz anschließen zu können. Die dafür verwendeten Kennlinien basieren meist auf Vorschlägen, die für einen großteil der Netze passend sind, werden aber nicht weiter optimiert. Deshalb soll ein Verfahren erarbeitet werden, dass es dem Netzbetreiber erlaubt auf Basis von Planungswerten und automatisisert auf Basis von Mess- und Simulationsdaten optimierte Kennlinien zu erstellen. Diese Kennlinien sollen im ersten Schritt individuell für einzelne Netze erstellt werden. Im zweiten Schritt werden aus diesen Kennlinien für Netze mit bestimmten typischen Eigenschaften zusammengefasst.

Aufgabenstellung:

Simulation von verschiedenen beispielhaften Netztopologien im vorhandenem Simulationsframework.
Ableitung einer geeigneten Kennlinie anhand eines bereits vorhandenen Verfahrens für die Planungswerte der Netze.
Entwicklung eines Verfahrens zur Generierung optimierter Kennlinien auf Basis der Simmulationsergebnisse.
Ableitug von allgemeingültigen Kennlinien für Netze mit typischen Netzparametern.

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!