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    Open Access
    Applikationshinweis für DC-SPDs innerhalb von DC-Schnell-Ladesystemen
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2024-02) ; ;
    Dieser Applikationshinweis beschreibt die Gefahr, die bei unzureichender Überstrom-Absicherung von DC-SPDs in DC-Schnell-Ladesystemen besteht. DC-Schnell-Ladesysteme verbinden sich direkt mit der Traktionsbatterie eines elektrischen Kraftfahrzeuges. Tritt ein niederohmiger Kurzschluss des DC-SPD‘s auf, speist die Traktionsbatterie den entstehenden Kurzschlussstrom. Aufgrund der hohen Kurzschlussströme von Traktionsbatterien im Kiloampere-Bereich entsteht bei unzureichender Überstrom-Absicherung des DC-SPD‘s eine Brandgefahr innerhalb des DC-Schnell-Ladesystems. In diesem Beitrag werden zwei Maßnahmen zur Überstrom-Absicherung der DC-SPDs vorgestellt, um die Brandgefahr zu vermeiden.
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    Unknown
    Komplexitätsreduktion von ausgedehnten elektrischen Systemen für Laboraufbauten am Beispiel von Energieübertragungsleitungen
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ; ;
    Tegeler, Jirko
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    Die Untersuchung physisch großer oder ausgedehnter Systeme in Laborumgebungen erfordert häufig eine Reduktion ihrer Komplexität und Dimension, um den räumlichen Kapazitäten gerecht zu werden. Die Reduktionen und Anpassungen müssen system- und untersuchungsspezifisch gewählt werden, um das relevante Verhalten nicht unproportional zu verändern. Es wird dargestellt, welchen Einfluss die Anordnung langer Energieübertragungskabel auf deren elektrische Eigenschaften hat und inwiefern an Labormaßstäbe angepasste Untersuchungen in Laborumgebungen valide Rückschlüsse auf Realsysteme zulassen. Dazu wurden zwei 500 m lange Koaxialkabel unter Berücksichtigung von drei unterschiedlichen Aufbauarten vermessen. Dabei wurde festgestellt, dass die aufbauabhängigen Systemeigenschaften vorrangig durch die Veränderung der Gegeninduktivität und Systemgeometrie beeinflusst wurden. Die Frequenz der Resonanzstelle und deren Höhe haben sich durch diese Einflüsse verändert. Die qualitative Beschreibung der gemessenen Effekte liefert wichtige Hinweise für die valide Abbildung von Realsystemen in Laborumgebungen.
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    Unknown
    Synthetisches Lastprofil für elektrische Busbetriebshöfe
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ; ; ;
    Leunig, Florian
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    Die fortlaufende Elektrifizierung der Busflotten führt zu neuen Herausforderungen, sowohl für den Flottenbetreiber als auch für das bestehende Energieversorgungssystem. Ein detailliertes Verständnis der Lastprofile der entsprechenden Busbetriebshöfe kann eventuelle Risiken mildern und zusätzlich eine Reihe von unterschiedlichen markt- und netzorientierten Use Cases ermöglichen. Die synthetischen Lastprofile bieten sich hierbei als eine gute Grundlage für die relevanten Design-, Betrieb- oder Optimierungsanalysen. Dieses Paper definiert synthetische Lastprofile der elektrischen Busbetriebshöfe, basierend auf der Analyse der 17 bestehenden Busbetriebshöfe in der Metropolregion Hamburg. Mithilfe einer Clustering-Analyse konnten drei unterschiedliche synthetische Lastprofile definiert werden, abhängig von den Charakteristiken der Busbetriebshöfe und den dazugehörigen Umläufen.
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    Open Access
    Der Einfluss von Klimafaktoren auf Assets im Bereich Umspannwerke und Hochspannung
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ;
    Heider, Felix
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    Niechziol, Ralf
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    Die Auswirkungen des Klimawandels sind weltweit spür- und messbar. Langanhaltende Dürrephasen in Frankreich, Überschwemmungen in Italien, wochenlange Waldbrände in den Vereinigten Staaten und Kanada sind nach verschiedenen Experten, wie bspw. des IPCC, Auswirkungen eines sich verschiebenden Klimas. In Deutschland wirken sich die Folgen auf die Umwelt und die Wirtschafts- und Lebensbereiche aus. Auch die Strukturen der Energielogistik sind betroffen. Speziell in Großstädten sind die Auswirkungen spürbar. Klimatische Faktoren wie Temperaturerhöhungen zur Luft und im Boden, Häufigkeit von Niederschlägen und deren Menge aber auch Vegetationsveränderungen oder Extremwetter wirken sich besonders aus. Speziell in der elektrischen Infrastruktur und hier mit dem Fokus auf Übertragung und Verteilung, wird eine Wirkungskette und deren Auswirkungen untersucht. Grundlage ist eine Zusammenarbeit mit der Stromnetz Hamburg GmbH (SNH), bei welchem die Betroffenheit der Verteilnetze und die techno-ökonomischen Auswirkungen und Anpassungsoptionen auf wichtige Assets in zwei Berichten untersucht werden. Nachfolgend werden anonymisierte Auszüge aus den Ergebnissen vorgestellt und die Auswirkungen des Klimawandels beschrieben. Ziel des Papers ist die Darstellung des aktuellen Forschungsstandes auf dem Gebiet der klimatischen Auswirkungen auf Assets von Netzbetreibern.
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    Open Access
    Vergleich von Konzepten zur datenbasierten Ermittlung der Alterung von Fahrzeugbatterien
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Newe, Hannes
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    Schmuck, Niko
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    Annuth, Robert
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    Wichmann, Anton
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    Becker, Christian
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    Der Alterungszustand der Batterie von elektrischen Fahrzeugen, State of Health (SOH) genannt, ist eine fundamentale Größe, da von ihr die Reichweite des Fahrzeugs abhängt. Zusätzlich können durch eine Überwachung dieser Größe Wartungsmaßnahmen geplant werden. Im öffentlichen Nahverkehr ist von dem Busbetrieb neben einer hohen Zuverlässigkeit auch die Planbarkeit des Betriebseinsatzes gefordert, welche im direkten Zusammenhang mit dem SOH der Batterie steht. Derzeit gibt es keine frei verfügbaren Lösungen, den SOH von Busbatterien zu bestimmen, daher wird in dieser Arbeit geprüft, ob die Größe über die Messdaten von Ladesäulen ermittelt werden kann. Die Messdaten werden über das Open Charge Point Protocol (OCPP) übertragen und zentral in einem Charge Point Management System (CPMS) gespeichert. Die Datengrundlage dieser Arbeit sind die Ladedaten von zwei verschiedenen Busmodellen mit Lithium-Nickel-Mangan-Cobalt-Oxid (NMC) und Lithium-Metall-Polymer Technologie. Drei unterschiedliche Methoden, den SOH zu bestimmen, werden gegenübergestellt, mit Referenzdaten verglichen und bewertet. Eine deutlichere Alterung ist aus den Daten der Busse mit NMC-Technologie abzulesen. Außerdem wird diskutiert, welchen Einschränkungen die Messdaten aus einem CPMS und die angewendeten Methoden unterliegen. Daraus werden Vorschläge für eine verbesserte OCPP-datenbasierte Ermittlung des SOH abgeleitet.
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    Open Access
    Zukunft der elektrischen Bordnetze von Schiffen – Stand der Technik und Ausblick
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ; ;
    Die Topologie elektrischer Schiffsbordnetze verändert sich aktuell, denn die konventionellen Wechselspannungsverteilnetze werden durch Gleichspannungsnetze überlagert. Dieses Paper verdeutlicht die verschiedenen Topologien mit ihren jeweiligen Anwendungsbeispielen. Zuletzt wird ein Ausblick auf die zukünftige Topologie gegeben werden. Dazu werden Kriterien zur Auslegung elektrischer Schiffsbordnetze eingeführt.
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    Open Access
    Überblick über hybride neuronale Netze mit CNN- und RNN-Schichten für Zeitreihenprognosen
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ; ; ; ;
    In diesem Beitrag wird der Einsatz hybrider neuronaler Netze für Zeitreihenprognosen in verschiedenen Bereichen wie Energie, Verkehr, Finanzen und Umweltüberwachung untersucht. Es werden die grundlegenden Bausteine hybrider neuronaler Netze und die Verwendung struktureller Lösungen wie der Bidirektionalität vorgestellt. Außerdem werden die Genauigkeit, Anwendbarkeit und Nutzbarkeit von vier Hybridmodellen bewertet, die Faltungsschichten und rekurrente Einheitenblöcke zur Vorhersage zukünftiger Werte von Zeitreihendaten verwenden. Das Papier zeigt die Funktionalität des Modells, um automatisch zeitliche Muster aus historischen Daten zu extrahieren und zeitliche Vorhersagen zu treffen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse von Open-Loop-Simulationen von Szenarien unterschiedlicher Komplexität vorgestellt sowie Schlussfolgerungen und Perspektiven für die weitere Forschung beurteilt. Dieses Paper dient als Übersicht für Forscher und Praktiker, die an der Verwendung neuronaler Netze für Zeitreihenprognosen interessiert sind.
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    Open Access
    Flexibilisierungsbedarfe und -möglichkeiten im Hamburger Wasserstoffindustrienetz
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Wohlleben, David
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    Ziemann, Elisabeth
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    Praktiknjo, Aaron
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    Kockel, Christina
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    Für den Hochlauf der Wasserstoffwirtschaft ist die Errichtung einer effizienten Infrastruktur erfolgsentscheidend. So soll bereits im Jahr 2027 das erste Cluster des Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netzes (HH-WIN) durch Gasnetz Hamburg in Betrieb genommen werden. Im Vergleich zu Erdgasverteilnetzen können in Wasserstoffverteilnetzen neue Dynamiken im Zusammenspiel von Angebot und Nachfrage entstehen. Daher wird in diesem Beitrag der Frage nachgegangen, welche Flexibilisierungsbedarfe in einem Wasserstoffverteilnetz entstehen können und mit welchen Maßnahmen diesen begegnet werden kann. Dazu wird das Ökosystem rund um das Wasserstoffverteilnetz auf Grundlage von dreizehn durchgeführten Experteninterviews beschrieben. Darauf basierend werden stündliche Einspeise- und Lastprofile in ein Python-basiertes Modell eingelesen, um für unterschiedliche Szenarien Flexibilisierungsbedarfe zu ermitteln und die Flexibilisierungsmöglichkeiten Netzpufferung, Speicher und Lastmanagement zu bewerten. Die Ergebnisse zeigen, dass die Flexibilisierungsbedarfe in HH-WIN maßgeblich vom Verhältnis der Höhe der Gesamt-Einspeisungen und -Ausspeisungen sowie von deren Volatilität abhängen. Insbesondere bei volatilen Einspeisungen in ähnlicher Höhe der Ausspeisungen kann es zu einer schwankenden Residuallast mit mehrfachen Wechseln zwischen vorgelagerter Versorgung und potenziellen Rückeinspeisungen in das Fernleitungsnetz kommen. Flexibilisierungsmöglichkeiten auf Verteilnetzebene können Flexibilisierungsbedarfe abmildern, allerdings ist das Fernleitungsnetz immer mit einzubeziehen.
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    Open Access
    ImaStabil – Impedanzanalyse zur Sicherstellung eines stabilen und zuverlässigen Betriebs am Netz
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ; ;
    Kaiser, Sebastian
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    Jordan, Michael
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    Verfahren zur optimierten Netzanschlussplanung basierend auf dem impedanzbasierten Stabilitätskriterium liefern neue Daten in der Planung von wechselrichterbasierten Kraftwerken. Mit dem Verfahren der Impedanzspektroskopie von Wechselrichtern wurde bereits eine Methode zur Bestimmung des wirksamen Impedanzverlaufs und der internen OS-Quellen von Wechselrichtern entwickelt, womit sich das frequenzabhängige Verhalten einzelner Einheiten beschreiben lässt. Die zeit- und frequenzabhängige Netzimpedanz am Netzanschlusspunkt (NVP) konnte ebenfalls bereits erfolgreich in mehreren Messkampagnen an Mittel- und Niederspannungsnetzen gemessen werden. Durch koordinierte Anwendung der beiden Messverfahren soll zukünftig eine prädikative Oberschwingungsbewertung und dadurch eine hohe Planungssicherheit und Netzqualität, auch in Netzen mit einer hohen Durchdringung leistungselektronisch gekoppelter Anlagen, gewährleistet werden. In dem im April 2023 gestarteten Projekt „ImaStabil“ soll nun die Methode der Impedanzspektroskopie zur Analyse von Resonanzen und Oberschwingungen von der Einheiten- auf die Anlagenebene weiterentwickelt werden. Durch Feldmessungen in realen PV-Kraftwerken und Netzen soll der Nutzen der Verfahren für die Qualitätssicherung bei der Planung von PV-Kraftwerken validiert werden.
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    Open Access
    Überlegungen zum sicheren Netzbetrieb am Beispiel des Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netzes
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Rosenfeldt, Maria
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    Die Schaffung eines nationalen Wasserstoffmarktes erfordert den Ausbau einer Wasserstoffinfrastruktur mit einem Transport- und einem Verteilnetz für Wasserstoff. Der Standort Hamburg spielt hierbei durch seine Hafenlage und als Industriestandort eine entscheidende Rolle, um einen Wasserstoffhochlauf zu ermöglichen. Wie im Erdgasnetz muss der Gasnetzbetreiber die Sicherheit auch mit Wasserstoff gewährleisten können. Hierbei sind die Unterschiede zwischen Erdgas und Wasserstoff zu beachten. Diese wirken sich auf die einzusetzende Sensorik für die Gasdetektion aus, aber auch auf die Kernfrage der Odorierung, welche eine primäre Sicherheitsmaßnahme ist, um rechtzeitig Personen bei einem Gasaustritt zu warnen. In diesem Beitrag soll beschrieben werden, welche Möglichkeiten zur Detektion von Wasserstoff möglich sind. Zudem soll diskutiert werden, ob eine effektive Odorierung eines Wasserstoffnetzes möglich ist. Anhand des Hamburger Wasserstoff-Industrie-Netzes wird ein Ausblick gegeben, wie sich ein sicherer Netzbetrieb mit Wasserstoff erreichen lässt.