Effiziente Energiekonzepte für die Zukunft

Leistungen im Forschungsfeld Konvergente Infrastrukturen

Energiesysteme und Infrastrukturen

Wir entwickeln im Themenfeld Elektrische Energiesysteme und Infrastrukturen innovative Lösungen für die elektrischen Netze von morgen mit intelligenten Stromerzeugern, Verbrauchern und Speichern.

Der Fokus unserer Arbeit liegt auf

  • der Entwicklung und Umsetzung von innovativen Konzepten zur Überwachung, Steuerung sowie dem Schutz von intelligenten Energiesystemen und Infrastrukturen (Netz, Industrie,Gewerbe),
  • der Erarbeitung und Umsetzungsbegleitung von Energiemanagementsystemen für komplexe Infrastrukturen (Industrie, Gewerbe) und diversen Medien,
  • der Modellierung und der statischen und dynamischen Simulation elektrischer Energiesysteme sowie deren Komponenten zur Ableitung von Maßnahmen zur Vermeidung von Netzengpässen und -ausfällen,
  • der Durchführung von Konformitätstests von Messgeräten bezüglich geltender Richtlinien und Standards (geregelter und ungeregelter Bereich),
  • der Durchführung von Messungen und Untersuchungen der Netzqualität inklusive der Planung, Durchführung und Bewertung mit Hilfe von digitalen Messsystemen und
  • der Entwicklung von IKT-Lösungen zur Integration von Systemteilen, wie steuerbaren Lasten, intelligenten mobilen Speichern (Elektromobilität) und dezentralen Energiewandlungsanlagen in Energiesystemen.

Simulation elektrischer Netze

Elektrische Netze befinden sich durch die zunehmende verteilte, dezentrale Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen wie z.B. Wind und Solar in der Umstrukturierung. Dadurch wandelt sich der konventionelle unidirektionale Energiefluss zu einem bidirektionalen Energiefluss. Das elektrische Netz wird dann in Bereichen betrieben, für die es ursprünglich nicht ausgelegt wurde.

Dies kann einerseits zu Überlastung der Betriebsmittel wie z.B. Ortstransformatoren oder Leitungen führen, und andererseits zur Netzinstabilität wie z.B. Spannungsinstabilität und Frequenzinstabilität, so dass die Versorgungssicherheit nicht mehr gewährleistet werden kann. Um dem entgegenzuwirken, berechnen und simulieren wir elektrische Netze in verschiedenen Szenarien mit dazugehörigen Komponenten. So ist es möglich, ungewollte Netzzustände in der Planungsphase, in der Betriebsphase und zukünftige Situationen im Netz zu identifizieren und ggf. geeignete Handlungsfelder abzuleiten. Wir führen dazu beispielsweise Lastflussberechnungen, Kurzschlussberechnungen und dynamische Simulationen im Zeitbereich durch.

Damit lassen sich

  • elektrische Energiesysteme optimieren, in dem Verluste im Netz minimiert und Kosten optimiert werden,
  • Netzstabilität bewerten,
  • Netzplanung,
  • neue Funktionalitäten entwickeln und testen, die im zukünftigen Smart Grid erforderlich sind und
  • Schutzkonzepte definieren und modellieren, mit denen ein sicherer Betrieb des elektrischen Netzes gewährleistet werden kann.

IKT-Lösungen für Energiesysteme

Eine umweltfreundliche, aber stabile Versorgung mit elektrischer Energie von der Erzeugung über die Verteilung bis hin zum Verbrauch sicherzustellen, ist die wesentliche Herausforderung für die Zukunft. Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT) werden dabei eine zentrale Rolle spielen. Mit ihrer Hilfe werden viele Erzeugungsanlagen mit den Einrichtungen der Stromnetze und den Millionen von stromverbrauchenden Endgeräten zu denen in Zukunft auch viele Elektrofahrzeuge gehören werden in Kommunikation treten und Informationen austauschen. Zudem müssen die Energieerzeuger, das elektrische Netz, stationäre und mobile Speicher und Verbraucher intelligent gesteuert werden. Wir entwickeln daher IKT-Lösungen, die dies ermöglichen.

Hierzu

  • spezifizieren wir Anforderungen,
  • entwickeln ganzheitliche Architekturkonzepte,
  • entwickeln und realisieren IKT-Konzepte und
  • validieren realisierte IKT-Lösungen.

Konformitätstests von Messgeräten

Bei der Entwicklung und Optimierung neuartiger Messgeräte, beispielsweise zur Überwachung und zum Schutz von Energienetzen, ist es wichtig, dass die Geräte entsprechend der Funktionalität konform zu Standards arbeiten und untereinander kompatibel sind. Zur Bestätigung dieser Eigenschaften sind umfangreiche messtechnische Untersuchungen erforderlich. In engem Kontakt mit unseren Kunden entwickeln wir dafür Messstände, an denen die Konformität zu den jeweils geltenden Standards nachgewiesen und in Zusammenarbeit mit Prüforganisationen auch zertifiziert werden kann. Nach Absprache erfolgen die Messungen auch entwicklungsbegleitend, beispielsweise um neue Funktionen in die Geräte implementieren zu können.

Energiemanagementkonzepte

Durch die zunehmende Sensibilisierung beim Umgang mit Energieressourcen und durch steigende Energiekosten in einem Unternehmen gewinnt das Thema „effizientes Energiemanagement“ immer mehr an Bedeutung. Mithilfe der Einführung eines Energiemanagementsystems in einem Unternehmen sollen zukünftig Herausforderungen bezüglich der Kostenreduzierung bzw. -kontrolle sowie die Einhaltung von rechtlichen Vorschriften erreicht werden. Das Ziel für Unternehmen ist zukünftig, eine effiziente und nachhaltige Nutzung der Energie zu gewährleisten. Dazu wurde, in der DIN EN ISO 50001, die bei der Einführung eines Energiemanagementsystems anzuwenden ist, Anforderungen an ein solches Management System beschrieben.

In diesem Zusammenhang bieten wir folgende Leistungen an:

  • Wir entwickeln gemeinsam mit Ihnen ein DIN EN ISO 50001-konformes Energiemanagementkonzept für ihr Unternehmen.
  • Wir unterstützen Sie dabei, Optimierungspotenziale zu identifizieren und schlagen Ihnen Möglichkeiten vor, diese Potentiale auszunutzen.
  • Wir unterstützen Sie darüber hinaus, die festgelegten Ziele und Maßnahmen umzusetzen.
  • Wir erarbeiten für Sie Messstellenkonzepte zur kontinuierlichen Erfassung von Energieverbräuchen.
  • Wir entwickeln mit Ihnen (automatisierte) Steuerungsmechanismen zur Optimierung des Energieverbrauchs und Kostenreduzierung.
  • Wir führen bei Ihnen ein Softwaresystem ein, dass Sie bei den Aufgaben des Energiemanagements unterstützt.
  • Wir bieten Ihnen eine Erfolgsanalyse der geplanten und realisierten Maßnahmen.
  • Wir führen bei Ihnen ein umfassendes Benchmarking Ihres Energieverbrauchs durch.