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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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    Open Access
    Auswirkungen statischer Obergrenzen von Energieübertragungsstrecken
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr, 2024-02) ; ; ;
    Die Übertragungskapazitäten von Freileitungen und Energiekabeln werden durch thermische Modelle bestimmt, die konservative und statische Grenzwerte mit substantiellen Sicherheitsfaktoren festlegen. Ungenutzte Potenziale verstärken die Kapazitätsengpässe der Netzinfrastruktur. Um die Überlastung von Betriebsmitteln zu verhindern, werden die teuren und nicht-ökologischen Maßnahmen des Netzengpassmanagements eingesetzt (Redispatch, Einspeisemanagement und Netzreservekraftwerke). Dieser Beitrag untersucht, inwiefern sich Erhöhungen der Übertragungskapazitäten auf den Einsatz des Netzengpassmanagements auswirken. In der 50Hertz-Zone wurde festgestellt, dass eine statische Erhöhung der Übertragungskapazität um durchschnittlich 7,86 % bzw. 3,83 % für 220 kV- bzw. 380 kV-Systeme ausreicht, um mindestens 50 % der Einspeisungsreduktion zu verhindern. Um 90 % der Reduktion zu verhindern, sind durchschnittlich 23,70 % bzw. 11,90 % für 220 kV- bzw. 380 kV-Systeme notwendig. Bereits geringe Erhöhungen der Energieübertragungskapazität führen folglich zu signifikanten Reduktionen des Netzengpassmanagements.
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    Data set: Aggregated individual grid congestion management measures in the 50Hertz control area between 2012 and 2022
    The data set comprises the grid congestion management measures in the 50Hertz control area between 2012 and 2022. The data originates from the transparency law-compliant reports and was acquired using a data crawler and reformatted using a parser. They describe all interventions by the transmission system operator in which "redispatch" or "feed-in management" was used due to an imminent overload.
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    Multiple Anwendungsfälle im Betrieb hybrider AC/DC Verteilungsnetze
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Engel, Merlin
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    Newe, Hannes
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    Deters, Sebastian
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    Becker, Christian
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    Die Integration von DC Betriebsmitteln auf Verteilungsnetzebene ist eine Möglichkeit, um die vor dem Hintergrund der Energiewende notwendige Flexibilisierung des elektrischen Energiesystems zu unterstützen. In Abhängigkeit der gewählten Topologie erschließen die entstehenden hybriden AC/DC Verteilungsnetze zusätzliche planerische und betriebliche Anwendungsfälle. Eine spezielle Formulierung der Optimal Power Flow Methode kann die Umsetzung eines optimalen Parallelbetriebs multipler Anwendungsfälle ermöglichen und damit den potenziellen Mehrwert der Integration von DC Betriebsmitteln im Verteilungsnetz steigern. Ein Anwendungsbeispiel illustriert die Verwendung dieser Methode.
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    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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    Energie im Wandel: Forschungsperspektiven für Wasserstoff, Elektromobilität und Netzinnovationen
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12) ;
    Mavraj, Gazmend
    Dieser fünfte Band der „Hamburger Beiträge zum Technischen Klimaschutz“ wurde mit Forschungs- und Anwendungspartnern von der Hamburger Hochbahn AG, der Gasnetz Hamburg GmbH, der Stromnetz Hamburg GmbH, den Verkehrsbetrieben Hamburg-Holstein GmbH und der Capgemini Engineering Germany, Hamburg gestaltet. Es werden Lösungen für herausfordernde Energie-Zeiten benötigt. Die Entwicklungen in der Elektromobilität, bei den Wärmepumpen und die Planung von Elektrolyseuren erfordern schnelle Lösungen von allen Beteiligten. Die Beiträge dieses Sammelbands bilden somit einen sehr guten Themenquerschnitt ab. Das konstruktive Miteinander von Wissenschaft und Industrie kann und wird viele neue Lösungen für die Energieprobleme dieser Zeit und darüber hinaus erschließen, testen und umsetzen. Dieser Band widmet sich insbesondere Forschungsperspektiven für Wasserstoff, Elektromobilität und Netzinnovationen. Darüber hinaus finden sich hier Beschreibungen zu Energiemarkt-Prognosen und die Ergebnisse einer Studie zum Einfluss von Klimafaktoren auf Assets im Bereich Umspannwerke und Hochspannung. Die Beiträge sind den folgenden vier Kapiteln zugeordnet: 1. Wasserstoff und Energieinfrastruktur 2. Elektromobilität 3. Elektrische Netze und Energieverteilung 4. Prognosen und Umweltauswirkungen
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    Implementierung der Kommunikationsstruktur einer Doppelstrang-Wasserstoffanlage für den Einsatz als Notstromversorgung
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Nosrat, Arash
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    Die Einbindung von Energiewandlern in zukünftig gekoppelte Multi-Energiesysteme benötigt eine koordinierte Steuerungsinfrastruktur, um kritische Netzzustände zu vermeiden. In solchen Steuerungsinfrastrukturen können Anlagen wie das neuartige umschaltbare Brennstoffzellen-Elektrolysesystem aufgrund ihrer Fähigkeit zur Sektorenkopplung eine Schlüsselrolle spielen. Dies erfordert eine robuste gemeinsame Ansteuerung der Anlage. Hierzu werden in diesem Beitrag die grundlegenden Aspekte einer dazu erforderlichen Schnittstelle definiert, beschrieben und untersucht. In diesem Zusammenhang werden die verwendeten Übertragungsprotokolle erläutert und ein Simulationsnetzwerk aufgebaut und untersucht. Definierte Anforderungen an die Ansteuerung solcher Anlagen werden in einem Simulationsszenario getestet. Eine optimale Fahrweise bei unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Sektoren wird durch die Implementierung eines Leitrechners realisiert.
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    Open Access
    KoLa – Koordinierungsfunktion des Verteilnetzes und Lastmanagement für den elektrifizierten Personenverkehr
    (Helmut-Schmidt-Universität / Universität der Bundeswehr Hamburg, Fakultät für Elektrotechnik, Professur für Elektrische Energiesysteme, 2023-12)
    Clausen, Sören
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    Soliman, Ramy
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    Dammasch, Arne
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    Schüssler, Gina
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    Rottenberger, Amelie
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    Nußbaum, Finn
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    Steen, Anna-Lena
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    Becker, Christian
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    Die Elektromobilität hat im öffentlichen Personennahverkehr (ÖPNV) einen bedeutenden Wandel eingeleitet. Verkehrsunternehmen wie die HOCHBAHN stellen ihre Bus-Flotten zunehmend auf emissionsfreie Antriebe um. Dies verändert nicht nur die Art und Weise, wie wir uns fortbewegen, sondern auch, wie wir Energie nutzen. Hieraus ergeben sich neue Herausforderungen und Chancen für unser Stromnetz. Die Kopplung der Sektoren Mobilität und Stromnetz spielt dabei eine entscheidende Rolle. Das Laden von Elektrobussen benötigt große Energiemengen. Diese stellen zum einen eine Belastung des Netzes dar, zum anderen können sie innerhalb betrieblicher Grenzen flexibel abgerufen werden. Die Flexibilisierung der Ladevorgänge durch ein gesteuertes Lade- und Lastmanagement ermöglicht es, Energie effizienter zu nutzen und die Umweltauswirkungen zu reduzieren. Hierbei spielt auch der Strommarkt eine bedeutende Rolle. Im Rahmen des Projektes „Koordinierungsfunktion des Verteilnetzes und Lastmanagement für den elektrifizierten Personenverkehr“ (KoLa) wird erarbeitet, wie dieses Potential der Kopplung ausgeschöpft werden kann. Dazu wird zum einen eine Optimierung des bestehenden Last- und Lademanagements der HOCHBAHN durchgeführt, indem dieses um weitere Faktoren wie den Netzzustand und eine kostengünstige Energiebeschaffung erweitert wird. Darüber hinaus wird auf dem Gelände eines Betriebshofes ein Batteriespeicher aufgebaut, um Lastspitzen zu reduzieren und die Flexibilität zu erhöhen. Zur präventiven Vermeidung von Engpässen wird eine Koordinierungsfunktion (KOF) des Verteilnetzes entwickelt. Diese prüft, ob am Vortag geplante Energiebezüge sich mit den Kapazitäten des Stromnetzes decken. Die Kombination dieser beiden neuen Systeme kann zukünftig einen wichtigen Beitrag zu nachhaltiger Mobilität und einem resilienten Energiesystem leisten.
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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.