Energie

Die Themen der Energieeffizienz und Erneuerbare Energien beschäftigen sich mit der Modellierung und Optimierung regenerativer Energiesysteme. Die wetterbedingten Schwankungen der regenerativen Energieerzeugung und die sektorspezifischen Anforderungen an die Form, Menge und Variabilität der zur Verfügung gestellten Energie erfordern ein besseres Verständnis der Dynamik sektorübergreifender Energienetze mit integrierten Speichern. Das FF beschäftigt sich daher sowohl mit energiemeteorologischen Fragestellungen als auch mit der Untersuchung von Energiekreisläufen, die von einem Haushalt bis zu überregionalen Netzen reichen können.

Forschungsziele:
• Besseres Verständnis der Dynamik von mehrdimensionalen Energienetzen
• Optimierung des Daten- und Energiemanagements von Microgrids und dezentralen Power-to-Gas Systemen
• Modellierung von gekoppelten Strom-und Gasnetzen mit dezentralen Speichern
• Entwicklung optimaler regionaler Sektorkopplungs- und speichermodelle

Im energiemeteorologischen Schwerpunkt werden Photovoltaik-Anlagen mit Messgeräten für Wetter- und Solarleistungsprognosen gekoppelt Auf diese Weise können Ertragsprognosen optimiert werden. Die Erzeugung von Photovoltaikstrom unterliegt wetterbedingten Schwankungen. Deren genaue Vorhersage ist eine große Herausforderung für den Betrieb der Stromnetze. Um Netzengpässe in Übertragungs- und Verteilungsnetzen zu verhindern, können Übertragungs- und Verteilnetzbetreiber die Stromeinspeisung aus Photovoltaikanlagen reduzieren, der Anlagenbetreiber muss darüber allerdings spätestens am Vortag informiert werden. Dies ist nur mit entsprechenden Vorhersagen möglich.

Eine weitere wesentliche Fragestellung bei der Umsetzung der Energiewende ist die Speicherung der elektrischen Energie, die aus erneuerbaren Energien gewonnen wurde, für solche Zeiten, in denen Wind und Sonnenlicht nicht ausreichend verfügbar sind. Die Speicherung von Strom aus erneuerbaren Quellen ist mittlerweile eine ernsthafte Hürde für einen weiteren, notwendigen Ausbau der Erzeugung und damit einhergehender sinnvoller Nutzung. Mithilfe der dezentralen Wasserstoffspeicherung sollen betriebsbereite Möglichkeiten zur Flexibilisierung entwickelt und aufgezeigt werden. Erzeuger erneuerbarer Energien wie z.B. Windräder oder Photovoltaikanlagen unterliegen saisonalen und wetterbedingten Schwankungen. Dies erfordert einen erheblichen Ausbau der Energiespeicherkapazitäten. Eine mögliche Lösung bietet die Speicherung in Form von Wasserstoff, insbesondere in Metallhydridspeichern.

Im Projekt LEITNING wird ein Batterie-Wechselrichter erforscht, der es ermöglicht, ein modulares Wechselstrom-Netz sowie netzstützende Funktionen mit Hilfe von fortschrittlichen Schaltungstopologien auf Basis von innovativen SiC MOSFET Leistungsmodulen, magnetischen Bauteilen und Regelungsstrategien bereitzustellen.

Das Thema Effiziente Mobilität beschäftigt sich mit effizienten Transportalternativen, von der Entwicklung neuer Verfahren zur Strömungsmessung über Modelle für den Ausbau der Ladeinfrastruktur bis hin zur Akzeptanz von Elektrofahrrädern als Teil einer nachhaltigen Individualmobilität. Nicht allein der Antrieb ist ausschlaggebend für die Effizienz eines Fahrzeuges. Auch die Form und Bauweise sind entscheidend.

Die Laboraustattung des Forschungsfeldes Energie: