Universität Stuttgart (IEH)

Wir forschen für eine nachhaltige Energiewelt.

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Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik (IEH), Universität Stuttgart

Die Universität Stuttgart ist eine führende technisch orientierte Universität in Deutschland mit weltweiter Ausstrahlung. Sie versteht sich als Knotenpunkt universitärer, außeruniversitärer und industrieller Forschung sowie als Garant einer auf Qualität und Ganzheitlichkeit ausgerichteten, forschungsgeleiteten Lehre. Das Institut für Energieübertragung und Hochspannungstechnik befasst sich schwerpunktmäßig mit Themen, die zur Sicherstellung einer zuverlässigen, kosteneffizienten und nachhaltigen Energieversorgung beitragen. Hier sind drei Hauptgebiete zu benennen. Zum einen werden Themen aus dem Bereich der Integration der erneuerbaren Energien, Speicher und Elektromobilität in den Netzbetrieb sowie der Energieübertragung erforscht. Hierbei liegt der Fokus beispielsweise auf der Entwicklung neuer sowie der Optimierung bisheriger Algorithmen und Ansätze zur Netzplanung und Netzbetriebsführung unter Berücksichtigung neuer Randbedingungen. Des Weiteren werden Themen aus dem Bereich der Hochspannungstechnik mit allen dazugehörigen Feldern, wie Monitoring, Diagnostik, und Prüftechnik betrachtet. Dabei werden hochspannungstechnische Aufgaben auf dem Gebiet der Isolationsfestigkeit genauso bearbeitet wie Themen, die den Einsatz der Informationstechnik in der Energieversorgung und in der Hochspannungstechnik betreffen. Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungstätigkeit ist die Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) bei energietechnischen (z.B. Schutzgeräten) und elektronischen Systemen (z.B. Elektrofahrzeuge und Ladeinfrastruktur).

Elektrische Energieversorgung / Smart Grids

In diesem Forschungsgebiet werden Methoden zur optimalen Planung und Betriebsführung des zukünftigen intelligenten Stromversorgungssystems mit hohem Anteil an erneuerbaren Energien entwickelt, implementiert und untersucht. Wesentliche Forschungsthemen sind dabei:

  • Netzplanungsmethoden unter Verwendung probabilistischer Ansätze und unter Einbeziehung
  • Methoden zur Bewertung und Aggregation der Flexibilitätspotenziale
  • Ansätze für das Monitoring und die Bewertung der Netzrückwirkungen und Versorgungsqualität (PQ-Messungen)
  • Verfahren zur optimalen Netzintegration von Elektromobilität und Speichersystemen
  • Methoden zur Schaffung bzw. Verbesserung der Beobachtbarkeit der elektrischen Netze basierend auf Zustandsschätzungsalgorithmen sowie auf zeitsynchronisierten Messungen mittels Phasor-Measurement-Units (PMU)
  • Optimale Betriebsführungsstrategien für Systeme mit hoher Penetration an volatilen Erzeugern
  • Konzepte für flexible, dezentrale Netzarchitekturen (Mikronetze, virtuelle Kraftwerke, etc.) und Verfahren für deren optimierte Auslegung und Betriebsführung
  • Regelungsverfahren und Betriebsführungsmethoden für optimale Integration von HGÜ-Systeme in das Verbundsystem

 

Hochspannungstechnik

Der Betrieb der Übertragungsnetze über Bemessungsgrenzen und projektierte Lebensdauer der Betriebsmittel hinaus bedingt eine genauere Überwachung des Betriebszustandes, um die Versorgungssicherheit weiter zu gewährleisten (Life Cycle Management). So werden zum einen die für die einzelnen Betriebsmittel notwendigen Diagnoseverfahren (z. B. Teilentladungsmessung, Frequency Response Analysis, Feuchtigkeitsbestimmung, Gas-in-Öl-Analyse, Vibrationsmessung, Online Monitoring) entwickelt und verbessert, um etwa die Überlastbarkeit und Restnutzungsdauer vorhersagen zu können. Hier stellen die Messverfahren zur Anwendung in der Schaltanlage einen besonderen Schwerpunkt dar. Zum anderen werden anlagenübergreifende Instandhaltungsstrategien entwickelt (Asset Management).

Hinsichtlich des Designs hochspannungstechnischer Betriebsmittel werden neue Isolierstoffe (z. B. natürliche und synthetische Ester) auf Ihre physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften hin geprüft. Durch den Einsatz moderner Softwarewerkzeuge, z. B. Finite Elemente Methode (FEM) und Computational Fluid Dynamics (CFD), wird der Ölstrom und das thermische Verhalten von Leistungstransformatoren untersucht. Das Forschungsgebiet Gasförmige Isolationssysteme ist geprägt durch Themenstellungen wie die Untersuchung der dielektrischen Eigenschaften von SF6 bei DC-Beanspruchung und die Untersuchung der Ausbreitung und Dämpfung von Very Fast Transients.

 

Elektromagnetische Verträglichkeit

Die Forschungsschwerpunkte der Elektromagnetischen Verträglichkeit am IEH liegen im Automobilbereich und Mittelspannungsschaltanlagen.

  • EMV von KFZ-Wechselrichtern
  • Aktive und passive Filter
  • Induktive Ladesysteme für die Elektromobilität
  • EMV von Mittelspannungsschaltanlagen
  • Teilentladungsbetrachtung in der Elektromobilität

 

www.ieh.uni-stuttgart.de