Fachgebiete Regenerative Energieerzeugung Energiespeicherung Lehrveranstaltungen Elektrotechnik und Informationstechnik (Bachelor) Grundlagen der Elektrotechnik 1 Grundlagen der Elektrotechnik 2 Regenerative/ Erneuerbare Energien Wasserstofftechnik und Brennstoffzellen Energieversorgung Schaltnetzteile Wirtschaftsingenieurwesen (Bachelor) Regenerative/ Erneuerbare Energien Wasserstofftechnik und Brennstoffzellen Energieversorgung Schaltnetzteile Umweltingenieurwesen - Nachhaltige Siedlungsplanung (Bachelor) Grundlagen der nachhaltigen Energieversorgung Forschung Autarke Energieversorgung von Wohn- und Bürogebäuden Energiemanagement Energiespeicher Elektromobilität Forschungsprojekte „iSoLDE“ – Smarter Lasttrennschalter für die dezentrale Energieversorgung <link forschung forschungsprojekte abgeschlossene-forschungsprojekte einzelansicht news steigerung-der-energieeffizienz-in-rechenzentren-durch-den-einsatz-von-software-defined-networking-erneuerbare-energien-und-energiemanagement-enerzet>Steigerung der Energieeffizienz in Rechenzentren durch den Einsatz von Software-Defined Networking, erneuerbare Energien und Energiemanagement (EneRZet) zurück zur Personenliste
Über uns Unsere junge Forschungsgruppe ist am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der Hochschule Darmstadt (h_da) angesiedelt. Wir befassen uns u. a. mit Fragestellungen aus der elektrischen Energieversorgung sowie nachhaltigen Energiesystemen und forschen gemeinsam mit Partnern aus der Wirtschaft und Industrie oder anderen Forschungseinrichtungen. Das Einbinden von Studierenden, sei es für Abschlussarbeiten oder aktive Mitarbeit in der Forschung im Rahmen von HiWi-Anstellungen, spielt für uns eine große Rolle. Team Projekte Unser Team Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Prof. Dr.-Ing. Athanasios Krontiris Till Neukamp Simon Plützer Christopher Ranisch Lars Weispfenning Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin Fachgebiet der Professur: Elektrische Energieversorgung, Erneuerbare Energien und Energieeffizienz Forschungsthemen Smart Grids - Intelligenz in Stromnetzen Energiecluster und Energiekonzepte Smart Homes und Integration Erneuerbarer Energien Was treibt mich an? Wenn wir heute über Klimawandel sprechen, wird dieser nur durch die Umstellung unseres bisherigen - auf fossile Energien beruhendes - Energiesystem, auf regenerative Energien lösbar sein. Dieser Weg endet zwangsläufig in einer „Full Electric World“, in der Strom auch die Energie für Heizen und die Mobilität seien wird. Dieser Prozess, der für die Erreichung der Klimaschutzziele notwendig ist, wird nur durch eine sichere, zuverlässige und wirtschaftliche Stromversorgung zu erreichen sein! Grid4Regio Smart Grid LAB Hessen Prof. Dr.-Ing. Athanasios Krontiris Fachgebiet der Professur: Netztechnologie und Leistungselektronik Forschungsthemen Integration von leistungselektronischen Betriebsmitteln ins Netz Schutz und Steuerung in digitalen Stromnetzen Was treibt mich an? Energiepolitische, technische und gesellschaftliche Veränderungen führen zu neuen Anforderungen für die Planung und den Betrieb von elektrischen Netzen: die neuen dezentralen Erzeugungseinheiten und Lasten besitzen aufgrund deren leistungselektronischen Anbindung grundlegend andere Merkmale für das Netz; gleichzeitig bieten sie durch ihre Flexibilität ein hohes Potential für eine wirtschaftliche und zuverlässige Stromversorgung. Es ist die Aufgabe von Ingenieurinnen und Ingenieuren von morgen das alles zu einem gut funktionierenden Gesamtsystem zu bündeln. Grid4Regio Smart Grid LAB Hessen Till Neukamp M.Sc. in Electrical Engineering and Information Technology Forschungsthemen Energiemanagemant im Niederspannungsnetz Insel-/Mikronetz Was treibt mich an? Technische Probleme lösen, indem existierende Möglichkeiten miteinander zu etwas Neuem verknüpft werden. Durch die Energiewende muss das konventionelle Energienetz neu gedacht werden. Vielleicht bekommt der „Wardenclyffe Tower“ eine neue Chance in der Energieübertragung. Smart Grid LAB Hessen Simon Plützer B.Eng. in Elektrotechnik und Informationstechnik Forschungsthemen Zukunftsszenarien im Stromnetz Sektorenkopplung Was treibt mich an? Die Sektorenkopplung, sowie die voranschreitende Digitalisierung stellen neue Anforderungen an elektrische Netze. Eine Möglichkeit dezentrale Einheiten im Smart Grid sinnvoll zusammenzufassen, ist der zelluläre Ansatz. Damit dort Regelalgorithmen sinnvoll greifen können, müssen Entscheidungen auf Grundlage einer aussagekräftigen Datenanalyse getroffen werden, um den Nutzen im Energiesektor zu maximieren. Dadurch müssen zukünftig Ingenieurinnen und Ingenieure auch neben ihren Fachgebieten über ein fundiertes Wissen verfügen, um einen nachhaltigen und wirtschaftlichen Umgang mit Energie zu gewährleisten. Smart Grid LAB Hessen Christopher Ranisch M.Sc. in Electrical Engineering and Information Technology Forschungsthemen Energiemanagement in hybriden Kleinkraftwerken Regelung und Steuerung von Leistungselektronik Was treibt mich an? Wir befinden uns in einer der größten technologischen Transformationen der Energieversorgung. Konventionelle Kraftwerke werden Schritt für Schritt durch regenerative Erzeugungseinheiten ersetzt und hierfür werden neue Methoden zur Steuerung und Regelung benötigt. Konventionelle und etablierte Technologien müssen von Experten verschiedener Fachrichtungen neu gedacht, entwickelt und angepasst werden. Wie Margie von Ebner-Eschenbach schon sagte: „ Was wir heute tun, entscheidet darüber, wie die Welt morgen aussieht. “ Lars Weispfenning B. Sc. und M. Sc. in Wirtschaftsingenieurwesen mit der Fachrichtung Elektrotechnik Forschungsthemen Lastprognose in Nieder- und Mittelspannungsnetzen Was treibt mich an? Der Klimawandel drängt zum Handeln. Die benötigte Energiewende verlangt nach der Anwendung bisher nicht genutzter Lösungen, die in neue oder bestehende Systeme eingebunden werden müssen. Die Herausforderungen in den einzelnen Disziplinen und dem Zusammenspiel müssen unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit erprobt, umgesetzt und der breiten Masse zugänglich gemacht werden. Grid4Regio
Die Arbeitsgruppe Energie und Umwelt ist eine Untergruppierung des Fachbereichs Elektrotechnik und Informationstechnik. Sie vertritt die Fachkompetenz umweltverträglicher Energie- und Antriebstechnik in Forschung und Lehre. Zu den Aufgaben der Arbeitsgruppe zählt unter anderem die ingenieurwissenschaftliche Ausbildung in den energietechnischen Vertiefungsrichtungen und Lehrveranstaltungen der Studiengänge: Elektrotechnik und Informationstechnik - Vertiefung Energie, Elektronik und Umwelt (Bachelor) Master of Science in Electrical Engineering - Specialisation in Power Engineering (Master) Des Weiteren zählen zu ihren Aufgaben Forschungs- und Entwicklungsprojekte in den Bereichen der Energie- und Antriebstechnik sowie Kooperation mit Industriepartnern. In diesem Zusammenhang betreibt die Arbeitsgruppe die folgenden Labore und Forschungsbereiche: Forschungsbereich Erneuerbare Energie Forschungsgruppe Solarenergie Labor für Brennstoffzellen Labor für Elektrische Maschinen und Antriebstechnik Labor für Elektromobilität Labor für Leistungselektronik Kompetenzzentrum für Hochleistungs- und Hochspannungsanlagen Projektgruppe Smart Grids - Zukunft der Stromversorgung Weiterhin informiert die AG die Öffentlichkeit über Energie- und Umwelt-Themen, indem sie z.B. bei der Organisation und Gestaltung der Vortragsreihe zum Thema " Energie für die Zukunft "mitwirkt. Kontakt Forschungsprojekte
Energieeffizienz und künftige Energieversorgung im Wohngebäudesektor: Analyse des zeitlichen Ausgleichs von Energieangebot und -nachfrage (EEGebaeudeZukunft) Projektbeschreibung Im Mittelpunkt steht die Frage, wie für große Gebäudeensembles bis hin zum gesamten deutschen Wohngebäudebestand ein zukünftiger Energieversorgungsmix für Wärme und Strom in Abhängigkeit von unterschiedlichen energetischen Standards der Gebäude und dem verstärkten Einsatz fluktuierender regenerativer Energiequellen (Solar- und Windstrom) aussehen muss, um einen weitgehenden zeitlichen Ausgleich von Energieangebot und -nachfrage zu erreichen. Auf dieser Grundlage sollen auch Schlussfolgerungen für die Ausgestaltung zukunftsweisender Konzepte für Einzelgebäude (z. B. „Niedrigstenergiehäuser“ und „Nullemissionshäuser“) gezogen werden. zurück zu Forschungsprojekten Kontakt Projektwebsite
Einladung zur Vortragsreihe 2023_24 In einer sich stetig verändernden Welt ist die Frage nach der Energieversorgung von morgen von zentraler Bedeutung. Unsere Vortragsreihe „Energie für die Zukunft: All electric world“ zeigt auf, welche Aufgaben auf uns zukommen, um unsere Energieversorgung von morgen aufzubauen, Energie zu sparen und unser Energiesystem von fossilen Energieträgern auf regenerative Energien umzustellen. Ein Prozess, bei dem die Bürgerinnen und Bürger, die Industrie sowie der Staat gleichermaßen gefordert sind. Aber wie soll dieser Prozess ablaufen? Den Beteiligten kommen dabei ganz unterschiedliche Rollen zu, die aber zu Abhängigkeiten untereinander führen. Insbesondere der Infrastruktur wird dabei eine Schlüsselrolle zuteil. Genau diese Frage greift die diesjährige Vortragsreihe „Energie für die Zukunft“ auf. Wie soll die Energiewende in Hessen ablaufen? Was hat es mit der Wärmepumpe auf sich? Wie kann der benötigte Strom durch unsere Netze geführt werden und wie können zugleich die Vielzahl von Solar- und Windkraftanlagen angeschlossen werden? Welche Aufgaben kommen auf die Städte und Gemeinden bei der kommunalen Wärmenetzplanung zu? Als Abschluss wollen wir den Blick über den Tellerrand wagen und sehen, wie die regenerative Energieversorgung in Afrika mit Know-how aus Hessen erfolgen kann. Denn wir sind nicht allein auf diesem Planeten und unsere Technik und unser Wissen sollen helfen, weltweit die Treibhausgasemissionen zu senken. Bereits zum sechzehnten Mal laden die Hochschule Darmstadt, das ENTEGA NATURpur Institut und die Centralstation namhafte Experten aus Wirtschaft, Wissenschaft und Verwaltung ein, um über die Themen Klimawandel, Energiekrise und mögliche Gegenmaßnahmen in vielen Lebensbereichen zu berichten und mit ihren Gästen zu diskutieren. Wir freuen uns auf interessante Vorträge, zahlreiche Besuchende und lebhafte Diskussionen. Programm 23. Oktober 2023 (Montag), 19 Uhr: Energiewende in Hessen: Potenziale, Chancen und Herausforderungen. Dr. Karsten McGovern (Geschäftsführer bei LEA, LandesEnergieAgentur Hessen GmbH) 20. November 2023 (Montag), 19 Uhr: Technische Möglichkeiten der Wärmepumpe für den Bestand und den Neubau. Martin Roßmann (Senior Advisor, Viessmann Climate Solutions SE) 18. Dezember 2023 (Montag), 19 Uhr: Das Stromnetz der Zunkunft - Ergebnisse aus dem Forschungsprojekt SmartGrid LAB Hessen. Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin (Hochschule Darmstadt) Prof. Dr.-Ing. Athanasios Krontiris (Hochschule Darmstadt) Till Neukamp (Hochschule Darmstadt) 22. Januar 2024 (Montag), 19 Uhr: Kommunale Wärmenetzplanung - Organisation, Kommunikation und planunggsrechtlicher Rahmen aus der Praxis. Harald Rapp (Bereichsleiter, Stadtentwicklung und Wissensmanagement AGFW e. V.) 5. Februar 2024 (Montag), 19 Uhr: Africa GreenTec - Empower the globel south through sustainable energy solutions. Malte Felshart (Senior Manager & International Business Development Africa GreenTec) Moderation : Prof. Dr.-Ing. Ingo Jeromin, Hochschule Darmstadt Veranstaltungsort : Centralstation (Halle), Im Carree, 64283 Darmstadt Beginn: jeweils 19 Uhr, Eintritt frei Eine gemeinsamme Veranstaltung der Hochschule Darmstadt und des ENTEGA NATURpur Instituts in Kooperation mit der Centralstation und der Wissenschaftsstadt Darmstadt. Links : Veranstaltungswebseite Veranstalter: Hochschule Darmstadt Fachereich Elektrotechnik und Informaitonstechnik Birkenweg 8 64295 Darmstadt ENTEGA NATURpur Institut gGmbH Frankfurter Straße 110 64293 Darmstadt
Projektleiter Prof. Dr. Ingo Jeromin Prof. Dr. Athanasios Krontiris Prof. Dr. Klaus-Martin Graf Projektpartner Technische Universität Darmstadt – Fachgebiet Elektrische Energieversorgung unter Einsatz Erneuerbarer Energien Entega Laufzeit 11/2020 - 03/2023 Motivation Die Energiewende findet primär im Verteilnetz mit der Einspeisung von Sonnen- und Windstrom statt. Erzeugen aber die Anlagen in einer Region mehr regenerative Energie, als das Netz vor Ort gerade aufnehmen kann, wird diese in das vorgelagerte Hochspannungsnetz abgegeben. Sind dort die vorhandenen Netzkapazitäten für den Stromtransport ausgeschöpft, werden die Solar- und Windkraftanlagen abgeregelt, um den Netzbetrieb nicht zu gefährden. Die Anlagen stehen still, erneuerbar erzeugte Energie geht verloren und kann nicht ins Stromnetz eingespeist werden. Damit die Windkraftanlagen nicht abgeregelt werden müssen, könnte die überschüssige Energie in benachbarten Kommunen in der Region genutzt werden. Möglich wird dies durch Umschaltungen im Mittelspannungsnetz und das Anpassen eines Speisebereiches. Die Belastung der Übertragungsnetze wird dadurch minimiert und damit der Netzausbau vermieden. Das Projekt Im Forschungsprojekt „Grid4Regio“ wird dieser Ansatz untersucht und in einer Region in Südhessen (Netzgebiet der entega) praktisch umgesetzt. Durch Umschaltungen im Mittelspannungsnetz wird, abhängig vom regionalen Energiedargebot, der regenerativ erzeugte Strom in benachbarten Kommunen geleitet und genutzt. Das Projekt beleuchtet folgende Forschungsfragen: Regionale Nutzung des regenerativ erzeugten Stroms vor Ort Optimale Ausnutzung vorhandener Infrastruktur Entlastung der Übertragungsnetze und Vermeidung von Netzausbau Minimierung der Verlustenergie zur Personenseite zurück zu Forschungsprojekten Kontakt gefördert durch:
Gauss1: Technische Daten Max. Engine Power 60 kW+ Max. Engine Torque 220 nM+ Engine Weight 12 kg Battery System Voltage 366 V Max. Speed 200 km/h+ Motorcycle Weight 170 kg Beschreibung Energierückgewinnung für den Rennsporteinsatz In der heutigen Zeit spielt der nachhaltige Umgang mit begrenzen Ressourcen eine große Rolle. Da das Bewusstsein der Konsumenten in diese Richtung beträchtlich gewachsen ist, wird entsprechend auch in der Industrie viel in im Bereich Nachhaltigkeit geforscht. Die Energieeffizienz bei aktuellen Antriebskonzepten, besonders bei den regenerativen Energien, spielt eine sehr große Rolle. Jedoch liegt in diesem Bereich das Hauptaugenmerk auf einem möglichst effizienten Antriebskonzept, welches Personen von einem Ort zu einem anderen Ort befördern kann. Stellt man nun aber zusätzlich Anforderungen an die Zeit, d.h. dass man eine Person möglichst schnell zu seinem Zielort befördern möchte, steigen auch die Anforderungen an die Antriebs- sowie die Energierückgewinnungsleistung. Genau mit diesen Rahmenbedingungen befasst sich das Forschungsprojekt Gauss. Somit ist das Hauptkonzept des Elektromotorradprototypen Gauss die Energierückgewinnungsanlage, beziehungsweise eine elektrische Bremse mit der Funktion der Nutzbremsung für den Rennsport in einem Elektrosupersportmotorrad. Normalerweise werden Fahrzeuge über mechanische Bremsen verzögert. Hierbei wird z.B. über einen Bremsbelag, welcher mit einer bestimmten Kraft auf eine Bremsscheibe angepresst wird, verzögert. Es wird Bewegungsenergie in Wärmeenergie umgewandelt. Die Bremsscheiben und der Bremsbelag haben sich nach der Bremsung erhitzt. Diese Energie kann in den meisten Fällen nicht genutzt werden und geht verloren. Im Gegensatz zum Verbrennungsmotor kann der Elektromotor als Antrieb oder als Generator betrieben werden. Im Falle einer Nutzbremsung kann also die Bewegungsenergie über den Elektromotor in elektrische Energie gewandelt und zum Beispiel in den Batterien gespeichert werden. Die stärkste Bremsung mit der höchsten Leistung kann bei einem Einspurfahrzeug über das Vorderrad durchgeführt werden, da sich bei einer idealen Bremsung das Fahrzeuggewicht auf das Vorderrad verlagert und das Hinterrad komplett entlastet wird. Also kann bei einer elektrischen Nutzbremsung über das Vorderrad die meiste Energie zurückgewonnen werden. Der Antriebsstrang des Gauss Elektromotorrads leistet dies. Das Gauss Elektromotorrad nutzt für den Antrieb und die Energierückgewinnung lediglich einen Elektromotor, welcher im Falle einer Nutzbremsung generatorisch arbeitet. Antriebsstrang Hierbei handelt es sich um eine permanet erregte Synchronmaschine, welche als Außenläufer konzipiert ist. Das Triebwerk wiegt, bedingt durch seine Bauweise, lediglich 12kg, leistet 60kW+ und 220Nm+ Drehmoment. Der Antriebsstrang des Gauss Elektromotorrads erlaubt den Antrieb massenoptimiert zentral im Motorrad zu positionierten. Hierdurch bleiben auch die für den Rennsport wichtigen ungefederten Massen gering. Das Bremsmoment für die Energierückgewinnung bei einer Nutzbremsung wird über Teleskopkardanwellen und Umlenkgetriebe an den zentral sitzenden elektrischen Antrieb geleitet. Je nach Fahrsituation kann der Antriebsstrang des Gauss Elektromotorrads Vorderrad und Hinterrad einkoppeln. Im Falle einer Nutzbremsung wird der Kraftschluss zwischen Hinterrad und Motor getrennt, und der Kraftschluss zwischen Vorderrad und Motor hergestellt. Beschleunigt das Motorrad hingegen, wird der Kraftschluss zwischen Vorderrad und Motor getrennt und der Kraftschluss zwischen Hinterrad und Motor wieder hergestellt. Das Gauss Elektromotorrad beschleunigt also über das Hinterrad und gewinnt Energie beim Bremsen über das Vorderrad zurück. Kühlkonzept Der verwendete Elektromotor wird häufig in Ultraleichtfliegern genutzt. Er ist so konzipiert, dass ein Großteil der Wärme über die Luft abtransportiert wird. Aus diesem Grund ist auch die Belüftung am Elektromotorrad von großer Wichtigkeit. Ein Lufttrichter an der Fahrzeugfront zwischen dem Bug und der Leistungselektronik bündelt die Luft und führt diese in Richtung Motor. Der Motor wird über weitere Kühlkanäle beidseitig mit Frischluft beströmt. Am Heck befindet hingegen ein Ablufttrichter, der die warme Luft des Motors analog zu einem Auspuff abführt. Hierbei wird die Form des Hecks genutzt, an welcher, ähnlich wie bei einer Tragfläche, Unterdruck entsteht und die warme Luft abtransportiert. Zukunft Zusätzlich wird an weiteren innovativen Technologien, wie zum Beispiel an einem Sport-ABS-System für Elektrofahrzeuge und einer Traktionskontrolle, geforscht. Das Fahrzeug wird außerdem auf der Rennstrecke und im Rahmen von Rennveranstaltungen erprobt.
Labore Folgende Labore werden im Rahmen der Vertiefung Energie, Elektronik, Umwelt für die Studierenden angeboten: Labor Automatisierungssysteme Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) werden vielfach zur Steuerung oder Regelung von Maschinen und Anlagen eingesetzt. Mit Hilfe von vernetzten, modularen SPS-Systemen lassen sich umfangreiche Prozesssteuerungen realisieren und industrielle Prozesse automatisieren. Mit standardisierter Hardware und Software können technische Prozesse gesteuert werden. Sie bilden die Basis vieler Leittechnikanlagen und werden in Anlagen zur Produktionsleittechnik Verfahrensleittechnik Fertigungsleittechnik Kraftwerksleittechnik Netzleittechnik Gebäudeleittechnik Verkehrsleittechnik Kommunikationsleittechnik eingesetzt. Im Labor Automatisierungssysteme lernen die Studierenden Aufbau, Projektierung und Programmierung von Speicherprogrammierbaren Steuerungen an praktischen Beispielen kennen. Auf aktuellen Speicherprogrammierbaren Steuerungen aus der Simatic Reihe werden mit Hilfe der Software TIA Portal in den Programmiersprachen KOP, FUP, AWL und GRAPH Aufgaben aus der Steuerungstechnik gelöst. Die im Labor erstellten Programme werden mit Hilfe von Simulatoren für Anlagen getestet. Somit lassen sich Steuerungen für verschiedene Anlagen wie z.B. Getränkeautomat, Lastenaufzug und Flaschenfülleinrichtung realisieren. Labor Elektromobilität 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 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. In dem neu im Aufbau befindlichen Labor für Elektromobilität können Studierende der Studiengänge Bachelor Elektrotechnik/Energietechnik Master Elektrotechnik/Power Bachelor Mechatronik/Antriebstechnik Bachelor und Master Wirtschaftsingenieurwesen Master Automobilentwicklung Master Maschinenbau Versuche mit elektrischen Fahrzeugantrieben und elektrischen Energiespeichern durchführen und an verschiedenen Projekten im Bereich der Elektromobilität wie zum Beispiel dem Gauss-Projekt arbeiten. Im Fokus stehen dabei die in Elektrofahrzeugen verwendeten elektrischen Maschinen, Leistungselektronik, Energiespeicher, Messtechnik sowie die erforderliche Steuerungs- und Kommunikationstechnik. Dazu stehen im „Haus der Energie“ verschiedene Versuchsstände und Messgeräte zur hochpräzisen Leistungsmessung an Fahrzeugantrieben und elektrischen Energiespeichern zur Verfügung. Im Batterie-Labor, das sich derzeit im Aufbau befindet, können Versuche zur Speicherung von elektrischer Energie durchgeführt werden. In Planung befindet sich auch eine Fahrzeughalle, die zur praktischen Realisierung von Elektrofahrzeugprojekten und für Untersuchungen an kompletten Fahrzeugen vorgesehen ist. Ebenfalls geplant sind Solar-Carports mit angeschlossenen elektrischen Speichersystemen. Hiermit sollen Konzepte der regenerativen Energieversorgung von Elektrofahrzeugen im Zusammenspiel mit der Haustechnik des „Haus der Energie“ in Forschung und Lehre untersucht und weiterentwickelt werden. In separaten Räumen betreibt der Fachbereich ein Brennstoffzellenlabor, in dem ebenfalls für Elektrofahrzeuge relevante Versuche möglich sind. Eine Fahrzeugflotte mit ein- bis vierrädrigen Elektrofahrzeugen, die zum Teil mit Messeinrichtungen ausgerüstet sind, erlaubt es, Elektromobilität zu „erfahren“ und dabei wissenschaftlich zu untersuchen. Mit den Einrichtungen ist der Fachbereich in der Lage, Forschungsprojekte im Bereich der Elektromobilität durchzuführen. Labor Leistungselektronik 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. Labor Regelungstechnik Das Blockschaltbild zeigt den kompletten Regelkreis aus Regelstrecke (DC-Motor und Tacho), Regler und Sollwertgenerierung. Das Labor zur Lehrveranstaltung Modul BE16 Regelungstechnik der Vertiefungsrichtung Energie Elektronik Umwelt (EEU) findet im 4. bzw. 5.Semester statt und soll den Stoff der zugehörigen Vorlesung durch praktische Anwendung der gelehrten Inhalte vertiefen. Die typische Vorgehensweise des Regelungstechnikers, nämlich die drei Schritte Modellbildung und Identifikation der Regelstrecke („Was soll geregelt werden?“) Theoretische Auslegung und Simulation des Regelkreises („Welchen Regler nimmt man und wie stellt man ihn ein?“) Praktische Implementierung und der Test des Reglers an der realen Regelstrecke („Funktioniert alles wie berechnet?") werden den Studierenden in drei aufeinander aufbauenden Versuchen näher gebracht. In 3er-Gruppen üben die Studierenden den praktischen Umgang mit einem frei beschaltbaren Experimentiermodell, welches den Studierenden z.T. bereits aus dem Fach Elektronik bekannt ist, und hier um Gleichstrommotor (DC-Motor), Drehzahlmessung und PID-Regler erweitert wird. Ziel des Labor ist es, eine Drehzahlregelung auf der Grundlage von Operationsverstärkern für den DC-Motor zu entwerfen, zu implementieren und zu testen. Im Einzelnen besteht das Labor aus den folgenden Versuchen: Versuch 1: Aufbau und Identifikation der Regelstrecke , u.a. : Messung der statischen Spannung/Drehzahl-Kennlinie des DC-Motors n = f(U) Ermittlung des dynamischen Verhaltens des DC-Motors über: Messung von Sprungantworten Messung des Frequenzgangs mit Hilfe eines Sinusgenerators Versuch 2 : Reglerentwurf und Simulation Auswertung der Messungen von Versuch 1 zur Bestimmung der Parameter der Regelstrecke Berechnung der Parameter eines PID-Reglers mit verschiedenen Reglerentwurfsverfahren Simulation des geschlossenen Regelkreises mit MATLAB/Simulink Neben einfachen Einstellregeln für PID-Regler (Ziegler-Nichols, Chien-Hrones-Reswick) kommt hier auch eine numerische Regleroptimierung mit MATLAB/Simulink auf der Grundlage eines quadratischen Gütekriteriums zum Einsatz. Versuch 3 : Implementierung und Test des geschlossenen Regelkreises Aufbau des realen Regelkreises samt DC-Motor und PID-Regler mit dem Experimentiermodell Messung des dynamischen Verhaltens des geschlossenen Drehzahl-Regelkreises Vergleich und Diskussion der Messung mit den Simulationsergebnissen aus Versuch 2 Kontakt
Das interdisziplinäre Forschungsprojekt Gauss wurde 2010 von Marcel Attila Kiss auf Basis seiner Diplomarbeit mit dem Thema „Gauss-Concept“ mit der Hilfe des projektbetreuenden Professors Dr. Hans Peter Bauer und der Unterstützung von Prof. Dr. Thomas Betz ins Leben gerufen. In der Diplomarbeit „Gauss-Concept“ wurden zahlreiche neue Lösungsansätze für elektrisch angetriebene Einspurfahrzeuge generiert und in einem Gesamtkonzept, dem Gauss Concept Elektromotorrad zusammengefasst. Unter anderem fanden die elektrische Bremse, die Energierückgewinnung über das Vorderrad und das Heckabluftsystem den Weg in das Forschungsprojekt „Gauss-Project“. Ebenfalls von erster Stunde an beteiligt waren die beiden Mechatronik Studenten Alexander Klein und Markus Herzog, welche zu Anfang einen Motorenprüfstand für das Projekt entwickelt hatten. Inzwischen arbeiten über 200 Studierende aus den Fachbereichen Maschinenbau, Elektrotechnik, Wirtschaft und Design der Hochschule Darmstadt an dem Projekt mit und entwickeln gemeinsam ein Elektro-Sportmotorrad. Namensgeber für das Motorrad war Johann Carl Friedrich Gauß, ein deutscher Mathematiker und Physiker, da er auf dem Gebiet des Magnetismus forschte. Das Forschungsprojekt „Gauss“ verfolgt zielstrebig die Entwicklung und Erprobung einer Energie-Rückgewinnungsanlage für den Rennsport. Herkömmliche Fahrzeuge besitzen mechanische Bremsen, die die Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärme umwandeln. Hierdurch geht wertvolle Energie verloren. Die Rückgewinnung erfolgt über einen innovativen Antriebsstrang mit elektrischer Vorderradbremse. Bei einem Bremsvorgang wird über das Vorderrad Bewegungsenergie aufgenommen und zum Elektromotor geleitet. Dieser sitzt gewichtsoptimiert in der Mitte des Fahrzeugs und arbeitet im Generatorbetrieb analog zu einem Fahrraddynamo, welcher die Bewegungsenergie in elektrische Energie umwandelt. Die zurückgewonnene Energie wird in den Akkus gespeichert und steigert den Wirkungsgrad des Sportmotorrads. Der Effekt: Eine höhere Reichweite und Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Reduktion der notwendigen Batterien und damit zusätzlicher Gewichtsersparnis. Der permanent erregte Synchronmotor ist hauptsächlich luftgekühlt und kommt aus dem Luftfahrtbereich. Er wiegt lediglich 12 kg, leistet 60 kW bei einem Drehmoment von 220Nm. Ein Lufttrichter am Bug sorgt für Kühlung, während sich am Heck ein Ablufttrichter befindet, der die warme Luft des Motors analog zu einem Auspuff abführt. Unter anderem wird an weiteren innovativen Technologien, wie zum Beispiel an einem Sport-ABS-System für Elektrofahrzeuge und einer Traktionskontrolle, geforscht. Das Fahrzeug wird außerdem auf der Rennstrecke und im Rahmen von Rennveranstaltungen erprobt.
Der Zubau von Erneuerbarer Energie finden in großen Teilen in den Verteilnetzen statt und stellt die Verteil-netzbetreiber vor neue Herausforderungen. In dem Forschungsprojekt „ Grid4Regio “ wurde gezeigt, dass die Umschaltung von Netzabschnitten aus lastdominierten Verteilnetzen in welche mit einem Erzeugungsüberschuss zur lokalen Nutzung der regenerativen Energie und Entlastung der vorgelagerten Netze beitragen kann. Programmübersicht (Auszug) Tag 1 Begriffsbestimmung, Vorgaben, Normen und Grundsätze Betrieb von elektrischen Anlagen Arbeitsschutz Grundlagen elektrischer Netze, Schaltanlagen und -geräte, Schaltertypen Durchführen von Schalthandlungen Begriffe und Definitionen Abläufe von Schalthandlungen Störungen und Störungsanalyse Praxis am Netztrainingssimulator Verschiedene Schalthandlungen und Störungsanalysen Tag 2 Integration Erneuerbarer Energien in Verteilnetze Aktueller Stand und Ziele der Energiewende Erneuerbare Energien im Verteilnetz Theoretische Grundlagen elektrischer Netze Spannung, Frequenz, Wirk- und Blindleistung Lastflüsse Trennstellenverlagerung in der Mittelspannung Projektbeispiel Grid4Regio Voraussetzungen und Umsetzung Praxis am Netztrainingssimulator Quantifizieren von Lasten und Erzeugungsüberschuss Schalthandlungen zur Trennstellenverlagerung Ihr Ansprechparter Gefördert durch: Anmeldung Die Anmeldung ist nicht mehr möglich.