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.
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.
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
Das Institut IN betreibt angewandte Forschung in den Bereichen der Messung von Stör-Emissionen sowie der Untersuchung der Störverträglichkeit. Dies erfolgt im Vorfeld der Herstellung elektrischer/elektronischer Komponenten in Kooperation mit Industrieunternehmen. Infrastruktur zum Labor Elektromagnetische Verträglichkeit kontakt
In diesem Labor absolvieren die Studierenden in Zweier- oder Dreier-Gruppen 5 Versuche aus dem Bereich der Nachrichtenverarbeitung und der Multimediatechnik. Die Bearbeitungszeit pro Versuch ist hierbei auf vier mal 1,5 Stunden ausgelegt, die in der Regel auf zwei Termine aufgeteilt sind. Die Studierenden arbeiten hierbei mit professionellem Equipment, wie z. B. Spektral-Analysatoren, modernen Audiomessgeräten und einer Sprecherkabine. Audio-Messplatz Es werden u. a. Amplitudengänge und Klirrfaktoren von verschiedenen Audiokomponenten gemessen. Hierbei können die Studierenden auch eigene Geräte durchmessen. Für die Messung von Lautsprechern steht eine Audio-Kabine bereit. Basisband-Datenübertragung Es werden die Auswirkungen auf die Fehlerhäufigkeit von Basisband-Datensignalen bei Taktfrequenzen im Bereich von 4 bis 12 MHz unter verschieden Einflüssen wie additive Störungen oder Bandbegrenzungen untersucht. Bildverarbeitung Die Studierenden lernen zunächst einfache Operationen zur Bildveränderung kennen wie z. B. Helligkeits- und Kontraständerung und Histogrammausgleich. Danach arbeiten Sie mit Filterverfahren und der zweidimensionalen Spektralanalyse. Zum Abschluss wird bei der JPEG-Transformation untersucht, wie die Quantisierung nach der Transformations-Codierung die Bildqualität beeinflusst. Hörexperimente Dieser Versuch ist in zwei Teile unterteilt. Im ersten Versuchsteil geht es darum, Laufzeitdifferenzen bei zwei in Bezug zum Lautsprecher unterschiedlich positionierten Mikrofonen mit Hilfe einer Korrelationsanalyse zu messen. Ferner werden mit Hilfe eines Kunstkopfes die Parameter eines einfachen Modells für das Richtungshören messtechnisch erfasst. Im zweiten Versuchsteil werden Experimente durchgeführt, die zur Messung von Ruhe- und Mithörschwellen dienen. Modem und DSL Dieser Versuch ist ebenfalls in zwei Teile untergliedert. Im ersten Teil werden auf Telefonbandbreite begrenzte Modems hinsichtlich ihrer Signal-Codierung und ihrer Anfälligkeit gegenüber Störungen untersucht. Im zweiten Versuchsteil wird unter ähnlichen Gesichtspunkten eine DSL-Übertragungsstrecke analysiert. Ausstattung Das Labor verfügt über: ADSL-Testgeräte JDSU, Typ HST3000 Acterna LineSimulator LS10.05 Rhode & Schwarz Spectrum-Analyzer Rhode & Schwarz UPV-Audio-Analyzer Sprecher-Kabine Mischpult (z.B. Yamaha USB 4-kanalig) Kunstkopf Kontakt Kooperationsmöglichkeiten Im Rahmen von Kooperationen und Abschlussarbeiten können z. B. angeboten werden: Messungen im Audiobereich Sprachaufnahmen in der Sprecherkabine
In der Sammlung sind exemplarische Links zu verschiedenen Themen zusammengestellt. Studiengänge Elektrotechnik - Master (berufsbegleitend) und Video zum Studiengang Elektrotechnik und Informationstechnik - Bachelor Projekte und Forschung Projekt iKnowControl (Prof. Dr. Rogalski) Gauss-Projekt (fachbereichsübergreifendes Projekt an der Hochschule Darmstadt, Prof. Dr. Hoffmann) Lehre und Labore Softwareengineering (Flipped Classroom Moodle Kurs, Prof. Dr. Bürgy) Automatisierungssysteme (Video, Prof. Dr. Simons)
Lehrveranstaltungen E-Fahrzeuge und elektrische Systeme im PKW (Wirtschaftsingenieurwesen Master, Automobilentwicklung Master, Maschinenbau Master) ETWT – Energieflüsse in E-Fahrzeugen (Energiewirtschaft Bachelor/Master, Gebäudesystemtechnik Bachelor) Elektrotechnik 2 – Labor (Maschinenbau Bachelor) Advanced Control of Electric Drives (Electrical Engineering Master, Wirtschaftsingenieurwesen Master) Automotive Electrical Powertrain (Electrical Engineering Master, Wirtschaftsingenieurwesen Master) Akademischer Betreuer von GAUSS: GAUSS - Forschungsprojekt Elektro-Supersportmotorrad – Gauss Projekt - Hochschule Darmstadt (h-da.de) zurück zur Personenliste
Lehrveranstaltungen Elektrotechnik und Informationstechnik (Bachelor) Grundlagen der Elektrotechnik 1 Grundlagen der Elektrotechnik 2 Kommunikationsnetze Labor Kommunikationsnetze Internet-Kommunikation Smart Grid Kommunikation Netzwerk-Design Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor) Kommunikationsnetze Internet-Kommunikation Gebäudesystemtechnik (Bachelor) Grundlagen der Informationsnetze Master of Science in Electrical Engineering Information Networks A Information Networks B Wirtschaftsingenieurwesen (Master) Information Networks A Forschungsprojekte Flex4Energy - Flexibilitätsmanagement für die Energieversorgung der Zukunft SolVer - Speicheroptimierung in lokalen Verteilnetzen Entwicklung von mikroprozessorgesteuerten Treiberschaltungen für organische LED (OLED) zurück zur Personenliste
Semester Modulname Lehrveranstaltung 7 B30 Praxismodul Berufspraktische Phase mit Kolloquium 15CP B31 Bachelormodul Bachelorarbeit mit Kolloquium 15CP 30CP Legende Studienprogramm CP - Kreditpunkte (Credit Points) V - Vorleseung L - Labor Ü - Übung S - Seminar Pro - Projektarbeit (Gruppenarbeit) Umfang der LV Die Dauer der einzelnen Lehrveranstaltungen wird in Semesterwochenstunden (SWS) angegeben (z.B. 1V ist 1 SWS Vorlesung entsprechend 45min pro Woche in mindestens 18 Wochen des Semesters).
Im Rahmen der Lehrveranstaltung Mikrowellenlabor werden Versuche zu folgenden Themen durchgeführt: Messleitung im X-Band (8-12GHz) Komplexe Netzwerkanalyse (NWA HP8752B) mit Kalibrierung Modulation und Kenngrößen eines Gunn-Oszillators Antennenmessungen im Ku-Band mit diversen Antennen Rauschmessungen mit SKTU und HP8970A Detektoren und Mischer im GHz-Bereich (X-Band) Forschungsschwerpunkte im Bereich Hochfrequenz- und Mikrowellentechnik sind: Entwurf von Mikrowellenkomponenten und -systemen Optimierung und Anwendung von numerischen Optimierungsverfahren Wellenausbreitungsmodelle Entwicklung von Messalgorithmen und Antennen (z.B. DVB-T) Kontakt
