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. Kontakt
Im Bereich der Kommunikationsnetze werden die Grundlagen zur Kommunikation über IP-Protokolle gelegt. Weiterhin werden Themen der IoT und der IT-Sicherheit behandelt. Im Labor sind Cisco-Router vorhanden wie auch Switche, mit denen IPv4 und IPv6 wie auch dynamisches Routing für die Netzwerktechnik behandelt werden. Das Labor hält die Cisco-Akademie der Hochschule Darmstadt Speziell für VoIP wurde ein Laborversuch aufgebaut, wie auch für KNX zum Thema Gebäudesystemtechnik. Weiterhin wurde ein Server-Cluster mit 3 Servern und schnellem Storage (FC) mit VMWare und Proxmox aufgebaut, um Virtualisierungssysteme zu testen. Zum Thema IoT wurden Sensor-Versuche mit Raspberry PI entwickelt. so dass das Internet der Dinge dargestellt werden kann. Im Bereich der Forschung wurden in der Vergangenheit folgende Themen behandelt: Intelligente Energienetze, Smart Grid (BMWi Forschungsprojekt) Security für IoT und Industrieanlagen, Industrie 4.0 Beteiligung an der Entwicklung der DIN-Norm zur Messung der Qualität von Internet-Zugängen in Deutschland Aktuelle Schwerpunkte des Bereiches sind Virtualisierung und Security. Im Bereich der Netzwerke wurde ein Competence Center gegründet Netzwerk- und Virtualisierungs-Competence Center Kontakt
In der Vertiefung Kommunikationstechnologie geht es darum, alle Arten von Informationen zuverlässig, flexibel und schnell zu übertragen - über Kabel, mobile Netzwerke bis hin zum Internet der Dinge. Sie lernen die Technologien zu verstehen und einzusetzen, die unsere moderne, digitale Welt vernetzen. Im Studium beschäftigen Sie sich mit Themen wie Nachrichtentechnik, Hochfrequenztechnik, digitalen Übertragungsverfahren und modernen Kommunikationsnetzen. Auch Aspekte wie Mobilfunk, Glasfasertechnik, drahtlose Kommunikation und digitale Signalverarbeitung spielen in dieser Vertiefung für sie eine zentrale Rolle. In praxisnahen Projekten und Laboren können sie ihr erlerntes Wissen direkt einsetzen und Lösungen für reale Kommunikationssysteme entwickeln. So sind sie bestens vorbereitet für eine Karriere in einer Branche, die eine wesentliche Grundlage unserer vernetzten Gesellschaft bildet. Flugsicherungstechnik Ohne die Prinzipien der Nachrichtentechnik wäre ein sicherer Flugverkehr nicht möglich. Sie sorgt für eine stabile Kommunikation von und zu Flugzeugen, die Ortung aller Objekte im Luftraum und eine zuverlässige Navigation. In einer Kooperation mit der Deutschen Flugsicherung (DFS) in Langen gibt es die Möglichkeit, das Studium der Elektro- und Informationstechnik in einem dualen Studium als Flugsicherungsingenieur abzuschließen. Wir vermitteln dabei die Grundlagen, um Radar-, Kommunikations- und Instrumentenlandesysteme verstehen, betreiben und sogar weiterentwickeln zu können. Die entsprechenden Praxisphasen bei DFS ergänzen das Studium um die dazu passenden Erfahrungen aus der Praxis. Auch ein flugsicherungstechnisches Projekt ist Teil dieses Studiums, in dem Studierenden eine Teamarbeit zu einem Thema aus der Flugsicherungstechnik umsetzen. Weitere Informationen zum dualen Studium Flugsicherungsingenieur gibt es unter: https://karriere.dfs.de/de/berufswelten/duales-studium/flugsicherungsingenieur Optische Nachrichtentechnik Im Labor Optische Nachrichtentechnik werden die physikalischen Grundlagen und technischen Verfahren der faseroptischen Übertragung praxisnah erfahrbar gemacht. Studierende lernen hier, optische Übertragungssysteme aufzubauen, zu vermessen und im Hinblick auf ihre Leistungsfähigkeit zu analysieren – von der einzelnen Glasfaserstrecke bis zum komplexen optischen Netz. Kommunikationsnetze Im Bereich der Kommunikationsnetze werden die Grundlagen zur Kommunikation über IP-Protokolle gelegt. Weiterhin werden Themen der IoT und der IT-Sicherheit behandelt. Im Labor sind Cisco-Router vorhanden wie auch Switche, mit denen IPv4 und IPv6 wie auch dynamisches Routing für die Netzwerktechnik behandelt werden. Das Labor hält die Cisco-Akademie der Hochschule Darmstadt Speziell für VoIP wurde ein Laborversuch aufgebaut, wie auch für KNX zum Thema Gebäudesystemtechnik. Weiterhin wurde ein Server-Cluster mit 3 Servern und schnellem Storage (FC) mit VMWare und Proxmox aufgebaut, um Virtualisierungssysteme zu testen. Zum Thema IoT wurden Sensor-Versuche mit Raspberry PI entwickelt. so dass das Internet der Dinge dargestellt werden kann. Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik Drahtlose Techniken in den Bereichen Kommunikation (Mobilkommunikation, WLAN), Identifikation (RFID), Navigation (RADAR) und Ortung (GPS) finden zunehmend Verbreitung. Grundlage hierfür ist die Hochfrequenztechnik indem sie die physikalischen Aspekte angefangen bei Bauelementen über Schaltungen und Antennen bis hin zur Wellenausbreitung bei hohen Frequenzen betrachtet und beim Entwurf von Systemen berücksichtigt. Auch in anderen Bereichen, wie der elektromagnetischen Verträglichkeit zwischen Systemen, dem Entwurf hochdatenratiger Digitalsysteme und spezieller Methoden zur Materialcharakterisierung oder Diagnose in der Medizintechnik, erfordern zunehmend – zumindest in ihren Grundlagen - Kenntnisse der Hochfrequenztechnik.
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!
SGLive – Smart Grid LAB Live Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Partner: Hochschule Darmstadt (FB EIT und FB I) Ingenierubüro Pfeffer GmbH House of Energy Laufzeit: 11.2025 - 10.2028 Gesamtvolumen: 1,68 Mio. € Fördervolumen: 977.000 € Gefördert durch: Europäischer Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) / Hess. Ministerium für Wirtschaft, Energie, Verkehr, Wohnen und ländlichen Raum Weitere Infos: SGLive Webseite Ansprechpartner Veröffentlichungen gefördert durch Übersicht Das Projekt SGLive befasst sich mit der Digitalisierung der Verteilnetze und vereint die Expertise von drei Partnern. Es baut auf dem Vorgängerprojekt „Smart Grid LAB Hessen“ auf. Das bestehende Labor wird von der Hochschule Darmstadt um aktive und sichere Steuerungsverfahren sowie resiliente Betriebskonzepte erweitert. Ein besonderer Fokus liegt auf der Entwicklung einer Cyber-Sicherheitsarchitektur. Die Konzepte und Methoden werden anschließend im Labor implementiert und evaluiert. Projektbeschreibung Die Energie-, Mobilitäts- und Wärmewende erfordert eine Umstellung der Betriebsweise der bestehenden elektrischen Verteilnetze. Zunehmende Schwankungen in dezentraler Erzeugung und Verbrauch können schnell eine Netzüberlastung zur Folge haben. Verteilnetzbetreiber müssen deshalb ihre Niederspannungsnetze digitalisieren, um die notwendige Flexibilisierung für die Energiewende zu gewährleisten. Durch die Implementierung von Smart Grids kann der Netzausbau reduziert werden, es fallen aber große Datenmengen an, die sicher zu verarbeiten, weiterzuleiten und zu nutzen sind. Hier setzt das Projekt SGLive an: Das bestehende Labor wird gezielt u.a. mit Smart-Meter-Gateways nachgerüstet. Der Fachbereich Elektro- und Informationstechnik entwickelt eine Steuerungsplattform, die es erlaubt, flexibel auf die Daten der Flexsumer reagieren zu können. Darüber hinaus wird eine Betriebskonzeption erarbeitet, die die Ortsnetzstation zum „Vorposten der Leitwarte“ aufrüstet. Sie beugt eigenständig und automatisiert Engpässen vor, erkennt diese, greift im Bedarfsfall ein und hält das Netz stabil, ohne dass der Flexsumer eingeschränkt wird. Steuerungsplattform und Betriebskonzeption werden in der realitätsnahen Umgebung des Smart Grid LAB implementiert und evaluiert. Der Fachbereich Informatik prüft und identifiziert den Nachrüstbedarf aus Sicht der Cyber-Sicherheit. Es werden Fragestellungen der Authentifizierung und Autorisierung beantwortet sowie Sicherheitskonzepte umgesetzt, welche aufrüstbar für zukünftige Standards sind. Die Informatiker entwickeln Cyber-Sicherheitslösungen für ein resilientes Verteilnetz, und gestalten daraus eine umfassende Sicherheitsarchitektur, die implementiert und evaluiert wird. Das Ingenieurbüro Pfeffer verantwortet die praktische Umsetzung der entwickelten Konzepte für Nachrüstung, Betrieb und Sicherheit. Es erweitert auf dieser Grundlage das bestehende Geschäftsmodell zur ganzheitlichen Digitalisierung von Ortsnetzstationen, welches es auch kleineren Netzbetreibern ermöglicht, ein intelligentes Verteilnetz flexibel und sicher zu betreiben . Außerhalb des Projektvolumens stellt das Ingenieurbüro Pfeffer seine Räumlichkeiten und Infrastruktur für dieses Projekt zur Verfügung. Dazu zählen unter anderem eine eigene Ortsnetzstation, PV-Anlage, Batteriespeicher und E-Ladestationen. Ziele Ein umfassendes Konzept zur Transformation des passiven Niederspannungsnetzes hin zu einem aktiv steuerbaren und resilienten Smart Grid ist das übergeordnete Ziel. Sowohl die Betriebsführung als auch Smart Metering sind Teil der Untersuchungen. Das Projekt verfolgt vier Arbeitsziele: Neue Ansätze zum resilienten, optimierten, datengetriebenen Betrieb von Stromnetzen unter Einbindung regenerativer Energien und Sektorenkopplung Cyber-Sicherheitslösungen für ein resilientes Verteilnetz unter Einbindung von Messung und Zählung Umsetzung, Integration und Evaluation der Betriebskonzeption und Cyber-Sicherheit im Labor unter realitätsnahen Betriebsbedingungen Ableitung von Geschäftsmodellen für ein Angebot einer ganzheitlichen Lösung für kleinere Verteilnetzbetreiber
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 KONTAKT
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.
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
