Aktuelles Projekt Partner Presse Pressematerial Smart Grid LAB Hessen - Das Reallabor Impressionen - Vorstellung Reallabor 27.09.2022 Impressionen - Abschlussveranstaltung
Für die Leistungselektronik haben sich in den letzten Jahren neben den traditionellen Anwendungsfeldern wie drehzahlregelbaren Antrieben und Schaltnetzteilen große neue Märkte und Anwendungsfelder ergeben. Die Elektromobilität erfordert in besonderem Maße innovative Lösungen für Antriebe und Batteriemanagement. Auch die Anwendung in der Energieversorgung durch Solarwechselrichter ist ein neuer Massenmarkt geworden. Zusätzlich findet die Leistungselektronik in der Energieversorgung zunehmend Anwendung. Die Anbindung von Offshore-Windanlagen über Hochspannungsgleichstrom und der geplante HGÜ-Backbone für das deutsche Verbundnetz sind bekannte Beispiele. Im Labor für Leistungselektronik werden Studierende der Studiengänge Bachelor Elektrotechnik/Energietechnik Master Elektrotechnik/Power Mechatronik/Antriebstechnik Wirtschaftsingenieurwesen an leistungselektronischen Geräten und Anlagen geschult und für zukünftige Aufgaben vorbereitet. Als Geräte stehen netzgeführte Stromrichter, Wechselstrom- und Drehstromsteller, Frequenzumrichter, verschiedene Chopperschaltungen, Solarwechselrichter und ein Matrixumrichter für Messungen und Versuche zur Verfügung. Die Ausrüstung des Labors mit einer leistungsstarken Einspeisung, hochpräzisen Leistungsmessgeräten und schnellen Oszilloskopen erlaubt auch die Durchführung von Untersuchungen und Entwicklungsarbeiten mit und für Industriepartner. Die Kapazitäten des Labors für Leistungselektronik werden sinnvoll ergänzt durch die Möglichkeit, mit Mikroelektronik schnelle Signalschaltungen mit hoher zeitlicher Präzision zur Steuerung von Umrichtern zu generieren.
Das Labor Telekommunikationssysteme beschäftigt sich sowohl mit Aspekten der physikalischen Schicht, wie Modulation, Demodulation, Synchronisation als auch mit der Funktionsweise und dem Aufbau moderner Mobilkommunikationssysteme. Versuche Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Telekommunikationssysteme-Labor“ werden Versuche zu folgenden Themen durchgeführt: Analoge Amplituden- und Frequenzmodulation In den Versuchen werden die Grundlagen der Frequenzumsetzung, wie sie ebenfalls bei digitalen Modulationsverfahren eingesetzt werden, vermittelt. Digitale Phasenmodulation (PSK) Der Versuch zur PSK ist Matlab-basiert. Studierende erlernen dabei, wie Simulationsumgebungen für die physikalische Schicht aufgebaut werden und wie Synchronisationsalgorithmen im Empfänger die Übertragung der Daten auch im Falle von Störungen rekonstruieren können. Vector Signal Analyzer Mit Hilfe der VSA-Software sollen Fehler, die bei der Übertragung von modulierten Signalen auf der Übertragungsstrecke auftreten können, erkannt und behoben werden. Dazu stehen in der Software verschiedene Messgeräte, wie Oszilloskop, Spektrum-Analyzer, usw. zur Verfügung. UMTS-Basisstationssimulator In diesem Versuch übernehmen Studierende die Rolle eines Mobilfunk-Operators. Ein UMTS-Netzwerk muss durch Konfiguration der Komponenten aufgebaut werden. Zum Testen stehen zwei Nokia Handys zur Verfügung, mit denen Sprach- und Video-Verbindungen innerhalb des Netzwerkes möglich sind. Anhand eines Log-Files können sämtliche Nachrichten im Protokoll-Stack analysiert und zur Fehlersuche herangezogen werden. Ausstattung Rohde & Schwarz UMTS Basisstationssimulator CRTU-W mit Abschirmbox CMW-Z10 und ITS-Director Software Signal Analyzer Agilent EXA N9010A mit VSA-Software Signalgenerator Agilent E4438C ESG Diverse digitale Speicheroszilloskope
Im Rahmen der Veranstaltung „Trendclash: AI meets Human-Robot-Collaboration“ im House of Logistics and Mobility (HOLM) hielt die Forschungsgruppe AWA einen praxisnahen Impulsvortrag. Gezeigt wurde, wie mobile, vierbeinige Roboter, die mit moderner Sensorik und intelligenter Auswertelogik ausgestattet sind, künftig zur automatisierten Inspektion und Dokumentation auf Baustellen eingesetzt werden können. Das Ziel besteht darin, Umgebungsdaten direkt vor Ort strukturiert zu erfassen und unmittelbar zu verarbeiten, um Bauleitende und Architekturbüros bei fundierten Entscheidungen zu unterstützen. Die vorgestellten Ansätze tragen zu mehr Transparenz, Effizienz und Sicherheit auf realen Baustellen bei und sind ein Schritt in Richtung einer vernetzten, datengetriebenen Baustelle der Zukunft. Ein herzlicher Dank geht an das HOLM-Cluster Hessen Aviation sowie an alle Beteiligten für die gelungene Organisation und den inspirierenden Austausch!
Das Labor Optische Nachrichtentechnik / Photonische Netze beschäftigt sich sowohl mit dem besonderen Übertragungsmedium Lichtwellenleiter als auch mit den damit einhergehenden Möglichkeiten der Realsierung spezieller Netze mit höchsten Datenraten bzw. Bandbreiten. Dazu gehören insbesondere auch Bauelemente, wie sie speziell im Bereich der optischen Datenübertragung zum Einsatz kommen. Versuche Im Rahmen der Lehrveranstaltung „Labor Optische Nachrichtentechnik / Photonische Netze“ bearbeiten die Studierenden intensiv folgende Themen: Charakterisierung von optischen Quellen bzw. elektro-optischen Wandlern Charakterisierung von optischen Quellen bzw. elektro-optischen Wandlern Unterschiedliche Bauelemente – wie Laser und LED - werden hinsichtlich ihres Aufbaus und wichtiger übertragungstechnischer Größen vergleichend studiert und messtechnisch charakterisiert. Speziell werden u.a. Strahlungsflüsse gemessen und daraus der jeweilige Wirkungsgrad berechnet; ebenso werden Strahlstärke und spektrale Breite bestimmt. Bestimmung der optischen Dämpfung an LWL-Strecken und Komponenten Bestimmung der optischen Dämpfung an LWL-Strecken und Komponenten Bei der Inbetriebnahme neuer Stecken sowie der Fehlersuche spielt die Dämpfungsmessung eine ganz wichtige Rolle. Unterschiedliche Messverfahren werden verglichen. Die Gesamtdämpfung und der Dämpfungsbelag von Teststrecken, die von den Teilnehmern selbst realisiert werden, sollen messtechnisch bestimmt und analysiert werden. Fehlerortung und Fehlerbestimmung sind hier ebenso von großer Bedeutung. Polarisation in Lichtwellenleitern in LWL-Systemen Polarisation in Lichtwellenleitern in LWL-Systemen In diesem Versuch wird der Einfluss der Polarisation der sich ausbreitenden optischen Welle betrachtet. Dazu werden grundlegende Eigenschaften polarisierten Lichts studiert und gemessen sowie deren Auswirkung auf die Übertragung hochbitratiger Systeme bzw. Netze betrachtet. Einfluss der Dispersion im hochbitratigen Zeitmultiplex-System Einfluss der Dispersion im hochbitratigen Zeitmultiplex-System Einzelne Komponenten eines optischen Übertragungssystem werden studiert und zu einem komplexen Zeitmultiplex-System zusammengeschaltet. Der Einfluss wesentlicher, die übertragungsbandbreite begrenzender Größen wird anhand einer Simulation studiert. Ausstattung Das Labor verfügt über alle wichtigen Geräte und Systeme zur messtechnischen Charakterisierung unterschiedlicher Lichtwellenleiter, vor allem von Singlemode-Lichtwellenleitern. Dazu gehören u.a.: Dispersionsmessplatz Dämpfungsmesstechnik (optische Rückstreumessgeräte oder Messung nach der Einfüge-Methode) Messsystem zur Bestimmung aller übertragungstechnisch relevanten Parameter von SMF (Feldradius, Brechzahl-Profil, Grenzwellenlänge u.a.) Polarisationsmodendispersion-Messsysteme Außerdem sind Geräte und Systeme zum Aufbau und zur Charakterisierung von Übertragungsstrecken und Netzen vorhanden. z.B.: unterschiedliche Spleißgeräte Spektrumsanalysator Komplexe Simulationssoftware Unterschiedliche Lichtquellen und Signalempfänger
Konventioneller Ausbau ist, und damit das bilden einer „Kupferplatte“, nicht tragbar. Wie können Alternativen zu diesem Ausbau aussehen? Vor diesem Hintergrund entstand die Idee ein Labor zu errichten, welches sich der damit ergebenen Fragestellungen auf der Niederspannungsebene annimmt und eine sichere Umgebung schafft, um aktive Steuerungsverfahren und ihre Funktionalität unter praxisnahen Bedingungen zu testen. Das Labor wurde beim Projekt Partner Ingenieurbüro Pfeffer GmbH in Rödermark errichtet. Dorthin wird herzlich zum 01.07.2024 zu einem Workshop eingeladen: Ingenieurbüro Pfeffer GmbH Carl-Benz-Str. 13 63322 Rödermark Der persönliche Austausch soll an diesem Tag nicht zu kurz kommen. Wir freuen uns neue Perspektiven und Erfahrungen von Ihnen zu erfahren. Anmeldung: Um eine formlose Anmeldung bis zum 09.06.2024 an laureen.wentland@h-da.de wird gebeten. Agenda - 01.07.2024 9:00 Ankunft 9:30 Herzlich Willkommen und Einführung in den Tag Prof. Dr. Ingo Jeromin Ingenieurbüro Pfeffer GmbH – Vorstellung des Unternehmens Sophia oder Matthias Pfeffer Forschungsprojekt „Smart Grid LAB Hessen“ – Projektvorstellung, Ziel war es eine „Straße der Zukunft“ abzubilden Till Neukamp Kaffeepause 11:00 Die intelligente Ortsnetzstation im zellularen Ansatz – Vorstellung der Masterarbeit zu digitalen Ortsnetzstationen im Verteilnetz Simon Plützer Zeitreihenprognose – Einführung in die Zeitreihenprognose an Beispielen eines Lastprofiles Lars Weispfenning Mittagspause 12:45 Rundgang Live Demonstration – Vorführung eines Längsspannungsreglers Paragraph 14a EnWG – Welche Änderungen sind zum Jahreswechsel in Kraftgetreten? Prof. Dr. Ingo Jeromin Kaffeepause 14:30 Abregelungen – Stufenplan und Algorithmen – Wie lässt sich ein Verteilnetz stabil halten und regeln? Till Neukamp Diskussion Zusammenfassung 16:00 Ende
Klimawandel, Lärm- und Abgasemissionen, Abhängigkeit von ölexportierenden Staaten, Energiewandel sowie Verkehrsprobleme in Ballungsgebieten und Megacities erfordern ein Umdenken im Bereich der Mobilität. Elektrische Antriebe für Fahrzeuge auf der Straße, der Schiene, zu Wasser und sogar auch in der Luft bieten erfolgversprechende Lösungskonzepte und werden zukünftig die auf fossiler Energie basierenden Antriebe mehr und mehr verdrängen. Hierzu besteht im Bereich der elektrischen Energiespeicher und der elektrischen Antriebssysteme noch erheblicher Forschungs- und Ausbildungsbedarf. Hierfür soll das Labor für Elektromobilität zu einem Kompetenzzentrum erweitert werden. Im derzeit im Aufbau begriffenen Kompetenzzentrum für Elektromobilität schließen sich Lehrende am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik zusammen um Entwicklungs- und Forschungsprojekte in diesem Bereich durchzuführen. Hierzu stehen das Labor für Elektromobilität mit seinen Einrichtungen und Prüfständen zur Verfügung. Die Forschungsschwerpunkte werden unter anderem bei folgenden Themen liegen: Innovative Fahrzeugkonzepte Elektrische Antriebstechnik Elektrische Energiespeicher Leistungselektronik Ladestationen Batteriemanagementsysteme Sensorlose Regelung von Synchronreluktanzmotoren für Elektrofahrzeuge Expertensystem zur Auslegung von Elektromotoren Wasserstofftechnik und Brennstoffzellen Rotorpositionssensorik und Sensorik für intelligentes Batteriemanagement und Ladetechnik Fahrzeug-Informationssysteme Integration der Elektrofahrzeuge in die Gebäudetechnik und Smart Grids Über den Forschungsschwerpunkt Elektromobilität fsemo , der Initiative für Nachhaltige Entwicklung INE und den Forschungscampus „Individualisierte Nachhaltige Mobilität“ (FC³) bestehen Vernetzungen mit anderen Einrichtungen der Hochschule Darmstadt sowie anderen Hochschulen in Hessen. Beispiele für bisherige (und laufende) Projekte: RIA - Entwicklung eines muskelbetriebenen multifunktionalen Rollstuhls mit optionalem Elektroantrieb eMove – Entwicklung eines Einpersonen-Elektro-Zugfahrzeugs TOP_REELL: Topographisches Reichweitenprognosesystem für Elektromobile mit Evaluierung auf Plattform Opel Ampera Gauss-Projekt : Elektrisches Sportmotorrad mit Rekuperationssystem zur Rückgewinnung kinetischer Energie beim Abbremsen
Projektleiter Prof. Dr. Ingo Jeromin Prof. Dr. Athanasios Krontiris Projektpartner Ingenieurbüro Pfeffer House of Energy Tractebel Engineering Jean Müller QGroup Laufzeit 12/2020 - 03/2023 Webseite Smart Grid LAB Hessen Motivation Das zukünftige Stromnetz wird durch zunehmende dezentrale Energieerzeugung, neue Lasten aus dem Mobilitäts- und Wärmesektor und durch eine verstärkte Digitalisierung geprägt. Gleichzeitig bringt der Einsatz von Prosumern und anderer aktiven Steuerungsverfahren im intelligenten Stromnetz große Potentiale zum optimierten Betrieb mit sich. Bevor solche Verfahren aber flächendeckend eingesetzt werden, müssen alle erforderlichen Funktionalitäten unter Praxis-Bedingungen getestet werden, insbesondere mit Bezug auf der Resilienz der Netze: Was passiert, wenn dynamische Elemente z.B. der Batteriespeicher außer Betrieb sind? Welche Maßnahmen sollen ergriffen werden, wenn wichtige Mess- und Steuerkomponenten gestört sind z.B. nach einem Hackerangriff? Welche Größen müssen überwacht oder gesteuert werden, um beim Ausfall des öffentlichen Netzes eine Umschaltung auf stabilen Inselbetrieb zu gewährleisten? Das Projekt In einem mit EFRE-Mitteln gefördertem Forschungsverbund arbeiten das Ingenieurbüro Pfeffer, JEAN MÜLLER, QGroup, Tractebel und House of Energy unter der Leitung der Hochschule Darmstadt zusammen. In dem Projekte wird ein realitätsnahes Labor für das intelligente Stromnetz (Smart Grid) der Zukunft beim Ingenieurbüro Pfeffer in der Rödermark errichtet. Alle Energiequellen und Verbräuche sind realen Vorbildern nachempfunden. Gefahrlos können so herausfordernde Netzsituationen nachgebildet werden. Verschiedene Szenarien werden entwickelt, unter denen das Smart Grid LAB betrieben wird. Ziel ist es, Lösungen für Verteilnetzbetreiber zu erarbeiten, um den Herausforderungen der Energiewende gerecht zu werden. Dafür werden das Datenmanagement und die Kommunikation zwischen Messgeräten und Reglern unterschiedlicher Hersteller, auch unter dem Aspekt der IT-Sicherheit, untersucht. Neue Regelverfahren zur Optimierung und Stabilisierung des Stromnetzes von morgen werden entwickelt und im Labor unter Betriebsbedingungen geprüft. Daraus wird ein Leitfaden für den Einsatz von Smart Grids in der Energieverteilung der Zukunft zusammengefasst. zur Personenseite zurück zu Forschungsprojekten
Smart Grid Lab Hessen Projektleiter Prof. Dr. Ingo Jeromin Prof. Dr. Athanasios Krontiris Projektpartner Ingenieurbüro Pfeffer House of Energy Tractebel Engineering Jean Müller QGroup Laufzeit 12/2020 - 03/2023 Ansprechpartner Veröffentlichungen gefördert durch Motivation Das zukünftige Stromnetz wird durch zunehmende dezentrale Energieerzeugung, neue Lasten aus dem Mobilitäts- und Wärmesektor und durch eine verstärkte Digitalisierung geprägt. Gleichzeitig bringt der Einsatz von Prosumern und anderer aktiven Steuerungsverfahren im intelligenten Stromnetz große Potentiale zum optimierten Betrieb mit sich. Bevor solche Verfahren aber flächendeckend eingesetzt werden, müssen alle erforderlichen Funktionalitäten unter Praxis-Bedingungen getestet werden, insbesondere mit Bezug auf der Resilienz der Netze: Was passiert, wenn dynamische Elemente z.B. der Batteriespeicher außer Betrieb sind? Welche Maßnahmen sollen ergriffen werden, wenn wichtige Mess- und Steuerkomponenten gestört sind z.B. nach einem Hackerangriff? Welche Größen müssen überwacht oder gesteuert werden, um beim Ausfall des öffentlichen Netzes eine Umschaltung auf stabilen Inselbetrieb zu gewährleisten? Das Projekt In einem mit EFRE-Mitteln gefördertem Forschungsverbund arbeiten das Ingenieurbüro Pfeffer, JEAN MÜLLER, QGroup, Tractebel und House of Energy unter der Leitung der Hochschule Darmstadt zusammen. In dem Projekte wird ein realitätsnahes Labor für das intelligente Stromnetz (Smart Grid) der Zukunft beim Ingenieurbüro Pfeffer in der Rödermark errichtet. Alle Energiequellen und Verbräuche sind realen Vorbildern nachempfunden. Gefahrlos können so herausfordernde Netzsituationen nachgebildet werden. Verschiedene Szenarien werden entwickelt, unter denen das Smart Grid LAB betrieben wird. Ziel ist es, Lösungen für Verteilnetzbetreiber zu erarbeiten, um den Herausforderungen der Energiewende gerecht zu werden. Dafür werden das Datenmanagement und die Kommunikation zwischen Messgeräten und Reglern unterschiedlicher Hersteller, auch unter dem Aspekt der IT-Sicherheit, untersucht. Neue Regelverfahren zur Optimierung und Stabilisierung des Stromnetzes von morgen werden entwickelt und im Labor unter Betriebsbedingungen geprüft. Daraus wird ein Leitfaden für den Einsatz von Smart Grids in der Energieverteilung der Zukunft zusammengefasst.
Unter der Leitung der Hochschule Darmstadt mit den Projektpartnern Ingenieurbüro Pfeffer, JEAN MÜLLER, QGroup, Tractebel und House of Energy wurde das realitätsnahe Labor errichtet, um aktive Steuerungsverfahren im intelligenten Stromnetz und alle erforderlichen Funktionalitäten unter Praxis-Bedingungen zu testen. Dabei standen Fragen zur Netzstabilität und Versorgungssicherheit sowie zur Datensicherheit und Resilienz auf der Agenda. Das Smart Grid LAB Hessen wurde auf dem Gelände von Ingenieurbüro Pfeffer in Rödermark errichtet. Hier wurde physisch nachgebildet, wie die „Straße der Zukunft“ in einem Wohnviertel aussieht. Die Leistungsdaten wurden im intelligenten Netz des Reallabors gemessen, ausgewertet und zur Steuerung der Energieströme eingesetzt. Modellhaft demonstriert das LAB die dynamische, effiziente und sichere Energieinfrastruktur der Zukunft. Es ist anpassungsfähig und kann auch Netzsituationen in anderen Ländern darstellen und analysieren. Um einen höchstmöglichen Schutz für alle Prozesse und sensiblen Daten zu gewährleisten, lag ein weiterer Fokus im Projekt auf der Analyse der Datensicherheit. Alle Energiequellen und Verbräuche wurden realen Vorbildern nachempfunden. So konnten gefahrlos auch herausfordernde Netzsituationen nachgebildet werden. Obwohl das Projekt mit dem Förderzeitraum von Dezember 2020 bis Ende März 2023 in die durch Covid-19 geprägte Zeit fiel und dadurch unerwartete Herausforderungen auftraten, hat es das Forschungsteam geschafft, das Smart Grid LAB Hessen zu errichten und Szenarien dafür zu entwickeln. Vor allem die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Bereichen der Forschung, Engineering und IT-Security hat allen Partnern die Augen geöffnet. Die Sicht- und Arbeitsweisen der einzelnen Bereiche und Partner konnten auf einen Nenner gebracht werden. Dies ist für ein erfolgreiches Gelingen der Energiewende und der Sektorenkopplung unbedingt notwendig. Das Projekt Smart Grid Lab Hessen lieferte damit wichtige Antworten für die praktische Einführung des Smart Grid, aus den Ergebnissen wurden Voraussetzungen für das hessische Verteilnetz abgeleitet. Hier geht es zur Ergebnisbroschüre Wir danken allen Partnern und Beteiligten, die zum Gelingen des Projektes beigetragen haben.
