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Smart Grid Technology Lab & Elektromobilität

Die Themengruppe „Smart Grid Technology Lab & Elektromobilität“ beschäftigt sich mit der Netzintegration neuer, intelligenter Komponenten und deren Interoperabilität, sowie mit innovativen Prozessen in der Energiewirtschaft. Kernstück ist ein Forschungslabor, welches mit dem Ziel der Erforschung der Schnittstellen zwischen Elektrofahrzeugen und dem Netz errichtet wurde und sich nun in der zweiten Ausbaustufe hin zu einer Technologie- und Prüfplattform für das zukünftige Smart Grid und dessen Komponenten befindet. Fragestellungen sind hier die technische Integration innovativer Technologien im Hinblick auf die Energie- und Kommunikationstechnik sowie die Abbildung und Erprobung energiewirtschaftlicher Prozesse. Dazu gehören Elektrofahrzeuge ebenso wie Speicher, regenerative Erzeugungsanlagen oder auch Technologien zur Sektorenkopplung.

Dieser Forschungsansatz ermöglicht eine gesamtsystemische Betrachtung von aktuellen und zukünftigen Smart Grid Technologien.

 

Forschungsbereiche

  • Abbildung der Gesamtsystemlandschaft durch Kombination unterschiedlichster Netzkomponenten der unteren Spannungsebenen in verschiedenen Testständen;

  • Untersuchung kommunikations- und regelungstechnischer Auswirkungen auf die Energietechnik

  • Analyse einzelner Smart Grid Komponenten sowie deren Wirken auf das Gesamtsystem

  • Skalierbarkeit im Gesamtnetz durch Einsatz von Echtzeitsimulationen

  • Simulative Verknüpfung überlagerter Netzebenen  und deren Netz- und Steuerstände mit dem physikalischen Testsystem

  • Einsatz innovativer Real Time State Estimation im realen Verteilnetz und deren Verknüpfung mit der Laborumgebung

  • Erforschung und Entwicklung neuer Netzkomponenten wie bspw. innovativer Längsregler für die Niederspannung oder synchronisierter mobiler Smart Meter für die Ladung von Elektrofahrzeugen mit Eigenstrom.

Zur Erforschung der Auswirkungen der innovativen Technologien in echten und realitätsnahen Netzen steht der Themengruppe ein Live Data Sourcing System zur Verfügung, durch welches kontinuierlich (kritische) Netzzustände aufgezeichnet werden und so als Datenbasis für Simulationen zur Verfügung stehen.

Um die Zukunftsorientierung der Forschungsschwerpunkte des Instituts zu erhalten, betreibt die Themengruppe unterschiedliche Innovationsnetzwerke mit Akteuren aus Wirtschaft, Wissenschaft, Kommunen und Zivilgesellschaft, mit deren Hilfe sich effektiv und sinnvoll Kooperationen finden und Zukunftsthemen adressieren lassen. Zu diesen Netzwerken gehören der Strategiekreis Elektromobilität Dortmund, die L.E.D. Leitstelle Energiewende Dortmund, das Regionale Innovationsnetzwerk Energieeffizienz Ruhr, die Smart City Allianz Dortmund oder auch der Zusammenschluss mehrere europäischer Partner zum Smart City Projekt „smart DE²STINI“.

 


Referenzprojekte


SyncFueL - Synchronisierter Eigenstrom für die Ladung von E-Fahrzeugen

Die Elektromobilität wird sich nur dann am Markt durchsetzen, wenn der Ladevorgang komfortabel und zuverlässig erfolgt, an nahezu allen Steckdosen ohne aufwändige Zusatzinstallationen geladen werden kann und benutzerfreundliche Abrechnungssysteme zur Verfügung stehen. Gleichzeitig ist die Kombination von Elektromobilität mit Strom aus regenerativen Energiequellen obligatorisch, da nur so die angestrebte Emissionssenkung im Mobilitätssektor realisiert werden kann. Ein Ladevorgang, bei dem die Einspeisung von PV-Anlagen mit einem Verbrauch an einer entfernten Steckdose synchronisiert wird, bietet die Möglichkeit, die erzeugte erneuerbare Energie im Sinne des Eigenverbrauchs zum Laden des E-Fahrzeugs zu nutzen. Die daraus potentiell resultierende Senkung der Strombezugskosten an der entfernten Steckdose stellt den Hebel zur Refinanzierung von E-Fahrzeug und Ladeinfrastruktur dar. Dies bietet einen Ansatz für Geschäftsmodelle der Elektromobilität unterschiedlichen Bereichen. Um dies zu untersuchen, soll im Projekt u.a. ein synchronisierter mobiler Smartmeter (SyncMeter) umgesetzt und zum Einsatz gebracht werden, der das technische Vehikel darstellt, um Eigenstromentnahme synchronisiert an entfernter Steckdose erfassen zu können. Gleichzeitig soll damit eine korrekte Abrechnung realisiert werden. In insgesamt 6 inhaltlichen Arbeitspaketen werden Anwendungsfälle betrachtet, in denen das entfernt von der eigenen PV-Anlage ladende E-Fahrzeug (1) über eine Schuko-Steckdose, (2) an einer Wall-box, (3) über öffentliche Ladeinfrastruktur oder (4) in einer umfangreicheren verteilten Ladeinfrastruktur bspw. im betrieblichen Umfeld lädt. Ein Feldtest u.a. mit E-Fahrzeugen der kommunalen Flotte der Stadt Dortmund erfolgt an ausgewählten Standorten der Klinikum Westfalen GmbH in Verbindung mit kommunalen Standorten der Stadt Dortmund und ggf. privaten Haushalten. Zur Abbildung der Fahrzeug-Ladeschnittstelle gemäß Standardisierung wird auf die Technologie- und Prüfplattform für interoperable Elektromobilität, Infrastruktur und Netze an der TU Dortmund zurückgegriffen. Hier werden auch Smart Home-Infrastrukturen sowie Netztopographien und -situationen abgebildet, die im Feldtest nicht vorliegen, die aber u.a. zur Ableitung übertragbarer Geschäftsmodelle analysiert werden müssen. Neben den wissenschaftlich-technischen Arbeiten im Projekt wird ein hochkarätig besetzte Stakeholderdialoge mit Vertretern und Vertreterinnen aus Bundespolitik, Ministerien, Begleitorganisationen und Wirtschaft angestrebt, um tragfähige Handlungsempfehlungen zur Fortentwicklung des regulatorischen Rahmens der Elektromobilität zu generieren.

 

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Projektlaufzeit:

01/2015 - 12/2017

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Jonas Maasmann

Projektwebsite:

www.syncfuel.eu

Projektpartner:

Hsag_wortbildmarke Kopie   Klinikum_Westfalen   Stadt_Dortmund   Westf_Hochschule

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Smart Grid Technology Lab

Das Smart Grid Technology Lab ermöglicht es Smart Grid Komponenten in einer dem heutigen und dem zukünftigen Netzbetrieb entsprechenden Umgebung entwickeln und testen zu können. Besondere Aspekte dieser Laborinfrastruktur sind die Nachbildung eines netzebenenübergreifenden Stromsystems, als auch die Berücksichtigung des Zusammenspiels von Lasten wie bspw. Elektrofahrzeugen, Einspeisern und Speichern mit den Netzbetriebsmitteln, der Mess- und Kommunikationstechnik sowie der Schutz- und Leittechnik. Diese Aspekte sind unter anderem erforderlich zur Untersuchung der zukünftigen Bereitstellung von Systemdienstleistungen aus dem Verteilnetz. Zukünftig soll diese Laborinfrastruktur für eigene Entwicklungen, für Forschungs- und Entwicklungskooperationen mit anderen wissenschaftlichen Institutionen sowie der Industrie genutzt werden.

 

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Projektlaufzeit:

01/2016 - 12/2017

Ansprechpartner:

Dipl.-Ing. Christoph Aldejohann

Projektwebsite:

www.smartgrid-tec-lab.com

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InLiNe - Innovative Längsregelung in der Niederspannung

Die Einhaltung des Spannungsbandes nach EN 50160 ist bei Abnehmern bzw. Einspeisern im Niederspannungsnetz zwingend erforderlich. Durch die zunehmende EEG-Einspeisung im Niederspannungsnetz (vor allem durch Photovoltaikanlagen) werden, insbesondere bei ländlichen Netzgebieten mit wenigen Lasten, Spannungsbandverletzungen hervorgerufen, die in der Regel einen Netzausbau erfordern. Durch den Einsatz neuer innovativer Betriebsmittel kann ein Netzausbau vermieden werden, indem Niederspannungsnetz-Spannungsregler die Spannung eines Strangs in Abhängigkeit der vorliegenden Einspeise-/Lastsituation ausregeln. Ziel dieses Vorhabens ist die Erforschung innovativer Spannungsregler für Niederspannungsnetz. Ein technisch/wirtschaftlicher Einsatz ist jedoch nur dann gegeben, wenn unter anderem folgende Eigen-schaften bei der Entwicklung des Spannungsreglers beachtet werden: hohe Robustheit; geringer Wartungsaufwand; geringer Platzbedarf; gutes Zusammenspiel mit den anderen Netzkomponenten/Regeleinrichtungen sowie eine Vermeidung von zusätzlichen Netzrückwirkungen. Um am Ende des Vorhabens ein praxisfähiges Ergebnis zu erhalten, sind ein prototypischer Aufbau im Labor sowie ein Feldtest in einem realen Niederspannungsstrang zu realisieren.

 

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Projektlaufzeit:

01/2015 - 12/2017

Ansprechpartner:

M.Sc. Mara Holt

Projektpartner:

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Nebeninhalt

Kontakt

Dipl.-Ing. Jonas Maasmann
Wissenschaftlicher Angestellter
Tel.: 0231 755-7531