Öffentliche Forschungsprojekte

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Die Forschungsgruppen des IAEW bearbeiten eine Vielzahl öffentlich geförderter Forschungsprojekte, unter anderem im Auftrag der Europäischen Union, der Bundesregierung, der Deutschen Forschungsgemeinschaft sowie der Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen. Klassische Themen der Hochspannungstechnik spielen dabei ebenso eine gewichtige Rolle wie die Modellierung und Simulation sowie die Optimierung und Bewertung des technisch-wirtschaftlichen Ausbaus und Verhaltens von Energieversorgungssystemen, insbesondere der elektrischen Energieerzeugung, Energieübertragung und Energieverteilung der Zukunft, aber auch der Gewinnmaximierung, Versorgungsqualität und Umweltverträglichkeit. Darüber hinaus stellen die Bereiche Elektromobilität, Digitalisierung und IT-Sicherheit einen wichtigen Bestandteil der durch das IAEW bearbeiteten Forschungsprojekte dar.

Die folgende Liste gibt einen Überblick über die derzeit laufenden sowie die in den vergangenen Jahren erfolgreich abgeschlossenen öffentlich geförderten Projekte. Wir bedanken uns an dieser Stelle bei den öffentlichen Geldgebern und ihren entsprechenden Projektträgern für die finanzielle und inhaltliche Förderung unserer Forschungsarbeit.

 

Projekte

DemAnDS

Förderung: BMWK

Zeitraum: 01.2020 - 01.2024

Das Forschungsprojekt DemAnDS untersucht und  bewertet die technische Realisierbarkeit einer hohen lokalen Durchdringung von Umrichtern in Übertragungsnetzgebieten. Im Rahmen des Projektes werden dabei neue Methoden und adäquate Testverfahren zur Bewertung und Demonstration der Systemstabilität in umrichterdominierten Übertragungsnetzgebieten entwickelt und validiert. Diese ermöglichen die Prüfung heutiger und geplanter Betriebs-, Regelungs- und Schutzkonzepte auf deren Konformität zur Systemstabilität und ihrer Interaktion mit verschiedenen aktiven Systemkomponenten.

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Viswaja Yellisetti

Hochspannungstechnologie

Sarah Anhaus
Lars Osterkamp

 

 

Fuel Science Center EXC 2186

Förderung: DFG

Zeitraum: 01.2019 - 12.2025

Das Fuel Science Center zielt mit Hilfe von Grundlagenforschung darauf ab, die gesamte Wertschöpfungskette neuartiger flüssiger Energieträger zu untersuchen. Diese Energieträger sollen auf erneuerbarer Elektrizität, biomassebasierten Rohstoffen und CO2 basieren und eine hocheffiziente und saubere Verbrennung ermöglichen. So werden im Rahmen des Fuel Science Centers bspw. die molekulare Zusammensetzung dieser neuartigen Energieträger erforscht, die motorische Verbrennung, die Umweltauswirkungen und Toxizität, aber auch die Einflüsse und Wechselwirkungen mit dem Energiesystem. Das UEW untersucht in diesem Kontext den Einfluss dieser synthetischen Kraftstoffe auf die Ausgestaltung und den Betrieb des europäischen Energiesystems. 

 Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Julian Walter

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HVDC-WISE

Förderung: EU

Zeitraum: 10.2022 - 04.2026

Das Forschungsprojekt HVDC-WISE erforscht Konzepte und zeigt Lösungen auf, um die Entwicklung großer HGÜ-gestützter Übertragungsnetzinfrastrukturen zu fördern und die Vorteile in Bezug auf die Netzsicherheit und Robustheit für das bestehende Stromnetz zu untersuchen, so dass die bevorstehende Menge an erneuerbaren Energien in das Verbundsystem integriert werden können. Dazu werden auf Basis der Anforderungen der ÜNB an Robustheit und Netzsicherheit verschiedene HGÜ-Netzarchitekturen  anhand von drei realistischen Anwendungsfällen bewertet. 

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Martin Knechtges

Hochspannungstechnologie

Sarah Anhaus
Lars Osterkamp
Patrick Düllmann

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HYPOWER

Förderung: BMBF

Zeitraum: 12.2022 - 11.2026

Das Projekt HYPOWER zielt darauf ab, Aspekte der elektrischen Integration beim Bau und Betrieb einer Elektrolyseanlage im 100-MW-Maßstab zu erforschen. Es ist Teil der H2Giga-Plattform und soll Erkenntnisse für die Integration einer Großelektrolyse im Gigawatt-Maßstab an einem Industriestandort liefern. Das Projekt umfasst netzbetriebliche und regelungstechnische Fragestellungen sowie experimentelle Untersuchungen an Komponenten und Modellen, um notwendige Schlüsselqualifikationen zum Bau von leistungsfähigen Großelektrolyseuren zu erforschen.

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Carolin Guntermann

Hochspannungstechnologie

Aleksandra Wiecha
Frederik Mingers
Thomas Heynen

Aktive Energieverteilnetze

Markus Stroot
Alexander Winkens

 

InnOpTEM

Förderung: BMWK

Zeitraum: 07.2022 - 06.2025

Die Planung und der Betrieb des Übertragungsnetzes sind aufgrund des steigenden Anteiles an Einspeisung aus dargebotsabhängigen Anlagen durch Unsicherheiten geprägt. Durch die Anpassung der Netztopologie ist es möglich, Leistungsflüsse im Übertragungsnetzbetrieb zu steuern, gegebenenfalls Netzengpässe zu reduzieren und potenziell kostenintensive Redispatchmaßnahmen zu reduzieren. Aufgrund der hohen Problemkomplexität werden topologische Maßnahmen heute nicht gemeinsam mit weiteren Maßnahmen optimiert. In dem Forschungsprojekt InnOpTEM werden Lösungsansätze konzipiert und umgesetzt, welche in einem integrierten Verfahren Schaltzustandsänderungen und Redispatchmaßnahmen simulativ bewerten und optimieren. 

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Fabian Meißner

 

 

ISGAN Annex 6

Förderung: BMWK

Zeitraum: 10.2021 - 09.2024

Das Forschungsprojekt DemAnDS untersucht und  bewertet die technische Realisierbarkeit einer hohen lokalen Durchdringung von Umrichtern in Übertragungsnetzgebieten. Im Rahmen des Projektes werden dabei neue Methoden und adäquate Testverfahren zur Bewertung und Demonstration der Systemstabilität in umrichterdominierten Übertragungsnetzgebieten entwickelt und validiert. Diese ermöglichen die Prüfung heutiger und geplanter Betriebs-, Regelungs- und Schutzkonzepte auf deren Konformität zur Systemstabilität und ihrer Interaktion mit verschiedenen aktiven Systemkomponenten.

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Christian Ziesemann

Aktive Energieverteilnetze

Felix Gaumnitz

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PROGRESS

Förderung: BMWK

Zeitraum: 06.2022 - 11.2025

Im Verbundvorhaben PROGRESS erfolgt die praxisnahe Erprobung von Entlastungsmaßnahmen im Rahmen der kurativen Betriebsführung von Hoch- und Höchstspannungsnetzen. Dabei werden notwendige Funktionsmuster zur Bestimmung und Koordination kurativer Maßnahmen entwickelt und anschließend in Feldtests und Laboraufbauten prototypisch implementiert. Dies umfasst unteranderem die Berücksichtigung von Redundanzkonzepten zu kurativen Maßnahmen, Dynamische Netzsicherheitsrechnung und Stabilitätsrestriktionen, so wie die Abbildung von Verteilnetzen in der kurativen Betriebsführung.

Übertragungsnetze und Energiewirtschaft

Tobias Sous

Aktive Energieverteilnetze

Florian Klein-Helmkamp

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QUIRINUS-Control

Förderung: BMWK

Zeitraum: 06.2022 - 05.2026

Ziel des Projektes QUIRINUS-Control ist die objektive Bewertung und somit die zukünftige Sicherung der Spannungsqualität vor dem Hitergrund der Abkehr von Großkraftwerken sowie der Integration von umrichterbasierten Anlagen im Rheinischen Revier. Hierzu wird im gesamt Vorhaben ein Wide Area Monitoring System (WAMS) entwickelt und entsprechende Messgeräte im Rheinischen Revier platziert und im WAMS integriert. Im Zuge dessen werden prototypische Messsysteme entwickelt, die auf neuartigen Methoden zur Datenvorverarbeitung und -kompremierung zurückgreifen.

Aktive Energieverteilnetze

Florian Schmidtke

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Beautiful

Förderung: BMBF

Zeitraum: 01.2023 - 12.2025

Das Ziel ist die Belastungen des Personals von Netzleitstellen systematisch mittels kognitiver Messtechnik zu erfassen, um darauf aufbauende ergonomische Assistenzsysteme zu entwickeln. Zur Untersuchung und Erprobung der Assistenzsysteme kommen dabei Leitwartensimulatoren zum Einsatz, die im Rahmen des Projektes neu entwickelt werden.

Aktive Energieverteilnetze

Armin Fatemi

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VeN²uS

Förderung: BMWK

Das Ziel des Forschungsprojekts VeN²uS (VerNetzte NetzschUtzSysteme) ist es, ein adaptives und vernetztes Schutzsystem zu erforschen und in Labor- und Feldversuchen zu erproben. Dazu gehört die Erforschung von resilienten und zuverlässigen Kommunikations- und neuartigen Schutzprüfkonzepten.  Mit dem adaptiven Schutzsystem sollen im Fall von Leistungsflussverschiebungen und Topologieänderungen die Schutzparameter der Schutzgeräte automatisch angepasst werden, um den sicheren Netzbetrieb zu gewährleisten.

Aktive Energieverteilnetze

Antigona Selimaj

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FEN FlexGrids

Förderung: BMBF

Zeitraum: 05.2020 - 04.2025

Das Projekt FlexGrids untersucht als Teil des Forschungscampus Flexible Elektrische Netze (FEN) zukünftige Netzstrukturen mit besonderem Fokus auf Potentiale der Gleichstromtechnologie. Dazu werden Planungsverfahren für DC-Verteilnetze sowie hybride AC/DC-Verteilnetze entwickelt und technologische und systemische Freiheitsgrade der Zukunft abgebildet. Weiterhin wird im Rahmen betrieblicher Simulationen untersucht, welche Flexibilitäts- und Koordinationspotentiale in diesen neuartigen Netzstrukturen gehoben werden können.

Aktive Energieverteilnetze

Julian Saat

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BeNutz LaSA

Förderung: BMWK

Im Projekt BeNutz LaSA wird die Preissensitivität von Fahrzeugfahrenden bezüglich der Tarifstruktur von öffentlichen Ladesäulen untersucht. Basierend auf dieser Preissensitivität werden Anreizmodelle entwickelt, um ein Ladeverhalten anzureizen, welches die vorhandene Ladeinfrastruktur effizienter ausnutzt. So sollen beispielsweise Ladevorgänge in Abend- und Nachtstunden verschoben werden.

Aktive Energieverteilnetze

Chris Vertgewall

Q-SWOP

Förderung: BMWK

Zeitraum: 10.2018 - 06.2024

Im Projekt Q-SWOP wird ein Verfahren zur sektorenkoppelnden Planung von Quartieren weiterentwickelt. Das Verfahren erlaubt die integrierte Planung von Investitionsentscheidungen in Quartieren unter Berücksichtigung von betrieblichen Koordinationskonzepten. Zur Weiterentwicklung werden Messwerte aus einem Umsetzungsquartier genutzt, um die Anwendbarkeit und Praxistauglichkeit des Verfahrens zu erhöhen.

Aktive Energieverteilnetze

Klemens Schumann

eMIND

Förderung: BMWK

Im Projekt eMIND wird die Auswirkung des Rollouts von öffentlicher Ladeinfrastruktur auf die elektrischen Netze untersucht. Zur Verringerung von Überlastungen wird ein Lastmanagement entwickelt, welches sowohl die Bedürfnisse der Fahrzeugfahrenden als auch die Grenzwerte des Netzes berücksichtigt.

Aktive Energieverteilnetze

Chris Vertgewall

 

Cities in Charge

Förderung: BMWK

Im Projekt Cities in Charge wird eine große Zahl öffentlicher Ladesäulen in deutschen Großstädten und entlang Hauptverkehrsachsen errichtet. Die Aufgabe des IAEW (AEV) ist die Analyse der Netzauswirkungen von öffentlicher Ladeinfrastruktur und die Untersuchung des Potentials einer intelligenten Ladesteuerung auf die Auslastung der Verteilungsnetze sowie Entwicklung repräsentativer, georeferenzierter und synthetischer Netzmodelle

Aktive Energieverteilnetze

Chris Vertgewall

Transportation in Charge

Förderung: BMWK

Das Ziel ist die Planung und Konzeptionierung der Ladeinfrastruktur (LIS) und deren Nutzung für elektrische Nutzfahrzeuge in Gewerbegebieten. Hierbei gilt es eine kosteneffiziente, sichere, praktikable und bedarfsgerechte Aufladung der Fahrzeuge zu ermöglichen. Die Praxistauglichkeit dieser LIS-Auslegung wird anhand von Feldversuchen überprüft. Im Rahmen der Elektrifizierung der gewerblichen Mobilität müssen die Perspektiven der ansässigen Unternehmen, der Kommunen und Städte, der Netzbetreiber, der Betreibe von LIS sowie der Nutzer:innen der LIS eingenommen und berücksichtigt werden. 

Aktive Energieverteilnetze

Andreas Bong

HVDC-BLADE

Zeitraum: 10.2021 - 09.2023

Die im Zuge der Energiewende erfolgende Abschaltung von konventionellen Großkraftwerken und die verstärkte Integration von erneuerbaren Energien, welche größtenteils über Umrichter eingebunden werden, stellt das Energieversorgungssystem vor große Herausforderungen und führt zunehmend zu einem Betrieb der Systeme an der Stabilitätsgrenze. Um zum einen den sicheren Systembetrieb, aber insbesondere die Wiederherstellung des Systems bei einem Schwarzfall (d.h. einen 'Schwarzstart') zu ermöglichen, sollen die über Umrichter eingebunden erneuerbaren Energien netzdienliche Funktionen übernehmen. Das Forschungsvorhaben HVDC-BLADE untersucht und demonstriert daher die Schwarzstartfähigkeit von über HGÜ angebundenen Offshore-Windparks und leitet die Anforderungen an zukünftige schwarzstartfähige Systeme ab.

Hochspannungstechnologie

Christopher Klein

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FEN - ESCape

Förderung: BMBF

Zeitraum: 05.2020 - 04.2025

Im Rahmen des Projektes ESCape „Einheitliche Schutzarchitektur für DC-Netze auf System- und Komponentenebene“ am Forschungscampus FEN „Flexible Elektrische Netze“ wird ein Technologie-Demonstrator eines Mittelspannungsgleichstrom DC Hybridleistungsschalters auf Basis von zuvor untersuchten Betriebsmittelanforderungen entwickelt. Dazu werden umfangreiche Simulationen eines neuartigen Antriebssystems sowie experimentelle Ausschaltversuche in einem innovativen Prüflabor für DC Leistungsschalter durchgeführt.

Hochspannungstechnologie

Philipp Wienkamp

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FEN - Scale

Förderung: BMBF

Zeitraum: 05.2020 - 04.2025

Im Rahmen des Forschungscampus FEN „Flexible Elektrische Netze“ werden im Teilprojekt ScaLE am IAEW unterschiedliche Feststoffisolationsmaterialien hinsichtlich ihrer Eigenschaften unter mittelfrequenten Spannungsbelastungen charakterisiert. Neben sinusförmigen Spannungen stehen dabei vor allem Rechteckspannungen und der Einfluss einzelner Parameter der Spannungen im Fokus der Untersuchungen.

Hochspannungstechnologie

Jan Vocke

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ElektrA

Förderung: BMWK

Zeitraum: 07.2023 - 10.2025

Im Rahmen des Projektes ElektrA wird das Alterungsverhalten unterschiedlicher Vergussmassen für leistungselektronische Anwendungen unter elektro-thermischer Belastung untersucht. Dabei werden die Vergussmassen zunächst ohne Modifikation experimentell einer beschleunigten Alterung unterzogen, und in der nächsten Phase gezielt mit mikroskaligen Füllstoffen versetzt, welche die thermischen Eigenschaften der Materialien verbessern.

Hochspannungstechnologie

Mikail Kacar