STS-Pitch 2024 - Ausgezeichnete Abschlussarbeiten von Studierenden

Lichtbögen bei AC- und DC-Spannungen, Lichtbogeneffekte und deren Wirkung im Hinblick auf Anlagen- und Personenschutz (Masterarbeit bei Prof. Dr.-Ing. Thomas Gräf)

Abstract: Die Anwendung von Gleichspannung erschließt sich immer weitere Anwendungsfelder. So wird z.B. bereits aufgezeigt, dass neben der Höchstspannungsebene für HGÜ-Anlagen auch bereits die Mittelspannungsebene ein Anwendungsgebiet für Gleichspannung darstellen wird, um Energie effizient übertragen zu können. Darüber hinaus ist die Gleichspannung bedingt durch den Einsatz von PV-Anlagen bereits in der Niederspannung etabliert. Die Elektromobilität wird ebenfalls zur Verbreitung der Anwendung von Gleichspannung beitragen. Aus dem zuvor beschriebenen wird deutlich, dass mit einer zunehmenden Anzahl des Auftretens von Lichtbogen bei Gleichspannungsanwendungen zu rechnen ist. Im Rahmen dieser Arbeit steht der Vergleich des Verhaltens und Analyse von stromstarken Lichtbögen bei AC- und DC-Speisung im Vordergrund. Dabei sollen anhand von praktischen Versuchen mit Unterstützung durch KEMA Labs IPH Berlin und begleitet durch die Fa. IBV durchgeführt werden, wobei elektrotechnische Parameter (Spannungshöhe, Stromhöhe, Impedanzen und Impedanzverhältnissen, Zeitdauer, Modellaufbau, ..) variiert werden. Aus diesen Untersuchungen werden Konsequenzen hinsichtlich Anlagenschutz   (z.B. Lichtbogenauswirkung und -detektion bei DC Lichtbögen – Normativer Bezug AK 431.1.4, AK 431.1.8) und Personenschutz (z.B. Arbeitsschutzkleidung DIN EN 61482-1-2 VDE 0682-306-1-2 oder Anlagengestaltung AK 432.2.2, AK 431.1.4) abgeleitet. 

Durchführbarkeit integrierter faseroptischer Sensorik zur Überwachung des Strukturzustands von Druckbehältern aus Faserverbundwerkstoffen (Masterarbeit betreut von Prof. Dr.-Ing Holger Seidlitz von der BTU Cottbus und Jannick Fuchs von dem Institut für Kunststoffverarbeitung IKV an der RWTH Aachen)

Abstract: Die Motivation, dieses Thema am IKV zu bearbeiten, zielt auf die Kostenreduktion von Wasserstoffdruckbehältern in Brennstoffzellen-Elektrofahrzeugen mit dem Ansatz des Structural Health Monitorings. Darüber hinaus treibt der Erfolg der mit Sensoren ausgestatteten Druckbehälter des Typs IV deren Integration in Brennstoffzellen-Elektrofahrzeuge voran. Die Forschung und Entwicklung nachhaltiger und kosteneffizienter Fahrzeuge im Verkehrssektor könnte den Übergang von Fahrzeugen mit Benzin- und Verbrennungsmotoren zu Elektrofahrzeugen mit geringeren Emissionen unterstützen. 

Einfluss einer virtuellen Impedanz auf das dynamische Verhalten der netzbildenden Regelung von umrichterbasierten Erzeugungsanlagen (Masterarbeit bei Prof. Dr.-Ing. Jutta Hanson)

Abstract: Dezentrale Erzeugungsanlagen (DEA), u.a. Wind- und Solarenergieanlagen werden i.d.R. über Umrichter an das elektrische Energiesystem angeschlossen und ersetzen zunehmend konventionelle, über Synchrongeneratoren angeschlossene Großkraftwerke. Umrichterbasierte Anlagen müssen daher zunehmend Systemdienstleistungen erbringen und zur Wahrung der Systemstabilität beitragen. Ein vielversprechender Ansatz hierzu ist die netzbildende Regelung, welche ähnlich wie Synchrongeneratoren aktiv die Netzfrequenz und -spannung bildet. Dieses netzbildende spannungseinprägende Verhalten ist für HGÜ-Systeme bereits in einem VDE FNN Hinweis als Ergänzung zu den technischen Anschlussregeln VDE-AR-N 4131 beschrieben. Bei der Auslegung von netzbildenden Wechselrichtern für Erzeugungsanlagen, welche zum Großteil im Verteilnetz angeschlossen werden, fehlen eine entsprechende Definition sowie Netzanschlussregeln. In dieser Masterarbeit soll die weitverbreitete Droop-Regelung für dezentrale umrichterbasierte Erzeugungsanlagen untersucht und parametriert werden.

Zentrales Regelungskonzept zum Engpassmanagement im Verteilnetz mittels gemischt-ganzzahliger nichtlinearer Optimierung (Masterarbeit bei Prof. Dr.-Ing. Jutta Hanson)

Abstract: Durch die anhaltende Verlagerung von Erzeugungsleistung vom Übertragungsnetz ins Verteilnetz müssen zukünftig Netzdienstleistungen vermehrt vom Verteilnetz übernommen werden. Ein wichtiger Bestandteil ist dabei, die Einbindung der Erzeugungsanlagen im Verteilnetz in den Redispatch Prozess, um die vorhandene Netzinfrastruktur optimal zu nutzen und Engpässe zu vermeiden. Mit der Anwendungsregel VDE-AR-N 4141-3 wurden bereits Rahmenbedingungen für den Redispatch 2.0 geschaffen, jedoch fehlt es noch an konkreten Mechanismen zur Umsetzung der darin dargestellten Ziele. In der Masterarbeit mit dem Titel „Umsetzung einer zentralen Wirk- und Blindleistungsregelung mittels eines gemischt-ganzzahligen nichtlinearen Optimierungsproblems in pandapower“ soll ein zentraler Baustein des Redispatch 2.0 Prozesses geschaffen werden.