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Forschung

Forschungstätigkeiten

Die Forschungstätigkeiten der ct.e in den Fachgebieten Steuerungs-, Regelungs-, und Energietechnik umfassen sowohl die Durchführung von eigenen Projekten als auch die Mitarbeit an Forschungs- und Entwicklungsprojekten von externen Auftraggebern. 

Energieflussoptimierung im Smart Grid mittels intelligenter Netzkomponenten (EOSG)

Zuwendungsgeber:

Das Land Nordrhein-Westfalen und die Europäische Union

Projektpartner:

Stadtwerke Bochum Netz GmbH

Ie³-Institut für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft der TU Dortmund

Industrie:

Elektrizitätswirtschaft

Leistung:

Systemidentifikation, Modellbildung, Reglersynthese, Engineering

 

Problemstellung:

Der grundlegende Umbau der deutschen Energielandschaft im Rahmen der Energiewende ist verbunden mit einer erheblichen Zunahme volatiler Einspeisung aus dezentralen Erzeugungseinheiten in das Verteilnetz. Daraus ergeben sich neue Herausforderungen. Es müssen normative Grenzwerte hinsichtlich Spannungshöhe und -qualität eingehalten, die steigende Zahl dezentraler Erzeugungsanlagen sowie Speicher eingebunden und eine stabile Netzführung garantiert werden.

Durchführung:

Ein ausgewählter Verteilnetzabschnitt der Stadtwerke Bochum Netz GmbH wird zunächst durch moderne, smarte Komponenten sowie durch einen von ct.e entwickelten elektronisch regelbareren Transformator (ERT) erweitert. Das ie³-Institut trägt mit seinen Erfahrungen im Bereich Schutz- und Smart-Grid-Automatisierung zum Projekt bei. Gemeinsam wird eine Regelstrategie entworfen, die es erlaubt, die Energieflüsse im Smart Grid optimal zu lenken. Dafür sind detaillierte Systemanalysen, rechnergestützte Simulationen und insbesondere hochkomplexe Stabilitätsbetrachtungen erforderlich. Weiterhin werden die im Projekt gesammelten Ergebnisse in dem oben genannten Verteilnetzabschnitt in Anwendung gebracht und hinsichtlich ihrer Wirksamkeit geprüft.

 

Zielsetzung:

Durch die energieflussorientierte Regelung der Verteilnetzkomponenten soll insbesondere der Nutzungsgrad der regenerativen Erzeuger erhöht und somit der Anteil der regenerativ eingespeisten Energie im deutschen Energiemix vergrößert werden. Dies hat direkte und indirekte Auswirkungen auf den Ausstoß von CO2 und anderen klimawirksamen Emissionen.

 

Förderung:

Das Land Nordrhein-Westfalen fördert das Projekt „EOSG“ unter Einsatz von Mitteln aus dem Fonds für regionale Entwicklung (EFRE) 2014-2020 „Investitionen in Wachstum und Beschäftigung“. Die Projektlaufzeit beträgt 30 Monate ab dem 01.01.2018.




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Steigerung der Aufnahmefähigkeit und Spannungsqualität elektrischer Verteilnetze bei Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen mithilfe eines elektronischen 20kV-Traforeglers als dezentrale Leitwarte in Smart Grids

 

Im Rahmen des Projektes wurde von 2012-2015 ein 10kV-/20 kV-Transformatorenregler entwickelt, welcher eine unterbrechungsfreie Anpassung der niederspannungsseitigen Netzspannung (400 V-Versorgungsebene) in Abhängigkeit der aktuellen Last- und Einspeisebedingungen erlaubt.

 

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Entwicklung eines kompakten universellen Transformatorreglers für Verteilnetztransformatoren

 

Auf Basis der Erkenntnisse aus dem Projekt VINDE wurde in der Zeit von 2006-2008 in diesem F+E-Projekt ein Traforegler realisiert, bei dem u.a. die luftisolierten Leistungsmodule durch neu zu entwickelnde, ölisolierte Kompaktleistungsmodule zu ersetzen waren.

 

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Technische und wirtschaftliche Optimierung der Versorgungsqualität in Niederspannungsnetzen mit dezentraler Energieeinspeisung (VINDE)

 

Um die Aufnahmekapazität vorhandener Netze zu erhöhen, wurde im Rahmen des von 2004-2006 durchgeführten F+E-Projektes als kostengünstigere Alternative zum konventionellen Netzausbau ein 20kV-Ortsnetztransformator mit elektronischer Regelung der Ausgangsspannung entwickelt und in einem Stromverteilungsnetz getestet.

 

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Veröffentlichungen

  • Claus, J., Schulz, G., Schalow, F., & Frey, W.: Einsatz elektronisch regelbarer 10kV-/20kV-Ortsnetztransformatoren (ERT) zur Einhaltung des Spannungsbandes sowie der Energieflussoptimierung im Smart Grid, 15. Symposium Energieinnovation, Graz, 2018
  • Fröhner, J., Voss, S., Baumann, M., Heinz, M., Schulz, G., & Hackstein, D.: Magnetic Fields in a Medium Frequency Transformer Cascade, Internationaler ETG Congress, Bonn, 2017
  • Fröhner, J., Schulz, G., Claus, J., & Lemkens, M.: Improving Power Quality by a 10/20 kV/0.4 kV Voltage Regulated Distribution Transformer using Semiconductor Switching Devices, Internationaler ETG Congress, Bonn, 2015
  • Hantschel, J., Seiffert, J. & Fröhner, J.: New bilingual version of the VGB abbreviation catalogue for power plant technology released, VGB powertech 4, 2013
  • Schulz, G., & Keßler, W.: Flächendeckende Felderprobung eines elektronischen 10kV-Traforeglers zum Nachweis der Erfüllung der EN 50160-Kriterien in Ortsnetzen mit PV-Anlagen, Stuttgarter Hochspannungssymposium, 2012
  • Schulz, G.: Innovative Methode zur elektronischen Einstellung der Versorgungsspannung in Ortsnetzen mit Solaranlagen, 12. Symposium Energieinnovation, Graz, 2012
  • Schulz, G., Christ, T., & Heinz, M.: Erfahrungen beim Einsatz eines elektronisch regelbaren 10 kV-Verteilungsnetztransformators in Ortsnetzen mit dezentraler Einspeisung aus Solaranlagen, VDE Kongress, Leipzig, 2010
  • Bendrat, M., Christ, T., Heinz, M., & Ronsdorf, D.: Spannungsbandproblematik in NS- Netzen mit dezentraler Einspeisung aus Solaranlagen, ew 25-26 (2007), S. 48-51
  • Ronsdorf, D.: Betriebserfahrungen mit einem regelbaren Ortsnetztrafo - Funktion und Zuverlässigkeit der Leistungselektronik, Fachkolloquium „Innovative Methode zur elektronischen Einstellung der Versorgungsspannung in Ortsnetzen mit Solaranlagen“, Technische Fachhochschule Georg Agricola zu Bochum, 2007
  • Stenmans, K.H., & Schulz, G.: Untersuchung der Wirkung zusätzlicher Bunker im Sinne einer optimalen Ausnutzung des Schachtfördervermögens, Glückauf 140 (2004), Nr. 1/2, S. 16-22
  • Schulz, G., & Tenckhoff, B.: Vernetztes Betriebssicherheitsmanagement als Teil der Unternehmensstrategie für die Zukunft, Sicherheitsingenieur 11/2004, S. 12-16
  • Schulz, G., & Voß, H.-W.: Untersuchung der Leistungsfähigkeit eines gurtbandgebundenen Abfördersystems, Glückauf 139 (2003), Nr. 10, S. 520-527
  • Schulz, G., Bokelmann, D., & Groß, M.: Messtechnische Überwachung und Korrekturmöglichkeiten einer Bandanlage, Glückauf 137 (2001), Nr. 7/8, S. 380-384
  • Schulz, G., & Viehl, R.: PROMOS - ein durchgängiges Automatisierungssystem, Glückauf 136 (2000), Nr. 5, S. 243-246

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Patent

  • Ronsdorf, D., Bendrat, M., & Schulz, G.: Verfahren zur adaptiven Regelung der Versorgungsspannung in Ortsnetzen, DE201110108255

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