Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik
„Energie wird immer gebraucht.“ Diese Aussage ist richtig und garantiert einen steten Bedarf an qualifizierten Energietechnikern. Unser heutiges Leben wäre ohne elektrische Energie nicht denkbar. Die Nachfrage nach gut ausgebildeten Ingenieuren der elektrischen Energietechnik ist deshalb enorm – sowohl seitens der Industrie als auch der Energieversorgungsunternehmen. In Deutschland trägt dazu ganz wesentlich die umfassende Neuorganisation - die so genannte Deregulierung – des Strommarktes bei. Aufgrund der geplanten stufenweise Abschaltung älterer Kraftwerke (auch der Kernkraftwerke) und dem damit verbundenen Bedarf nach anderen – umweltfreundlichen und nachhaltigen – Arten der Erzeugung elektrischer Energie bieten sich dem Ingenieur neue Herausforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten. Windkraftanlagen beispielsweise erleben seit einigen Jahren einen regelrechten Boom mit Steigerungsraten der installierten Leistung von 15 % und mehr. Auch andere Bereiche der regenerativen Energieerzeugung sind im Auf- und Ausbau begriffen. Die Deregulierung des Strommarktes führte zu ganz anderen Anforderungen an den Betrieb elektrischer Netze. Dazu sind erhebliche technische Innovationen auf allen Gebieten der dafür benötigten und heute sehr komplexen Elektroenergiesysteme erforderlich. Zu nennen sind hier neben innovativen Systemkonzepten der Elektroenergieerzeugung selbst insbesondere neue Konzepte für den verlustarmen Transport der elektrischen Energie vom Ort der Erzeugung – im Falle von Windkraftanlagen die Küstenregion – hin zu den oft weit entfernten Verbraucherzentren.
Der Begriff „Elektroenergiesysteme“ fasst dabei alle zur Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie notwendigen Anlagen und Produkte zusammen. Das reicht von Einzelkomponenten wie z. B. den Netzbetriebsmitteln (Generatoren, Transformatoren, Kabelsysteme, …) über moderne Anlagen zur Steuerung der Leistungsflüsse in elektrischen Netzen auf der Basis von Leistungshalbleiterbauelementen (Flexible AC Transmission Systems, FACTS) bis hin zu den Systemen der Leittechnik zur Prozesssteuerung in Kraftwerken oder komplexen Netzanlagen. Konkret reicht das Aufgabenfeld des Elektroenergie-Ingenieurs von der Grundlagenentwicklung neuer Technologien und Konzepte, z. B. bei Anlagen zur Energieübertragung über weite Strecken mit Gleichstrom (HGÜ) über die Entwicklung neuer technischer Lösungen, z. B. für die Prozessführung und -überwachung von Großanlagen bis hin zur Planung, Berechnung und Konstruktion energietechnischer Anlagen und ihrer Komponenten. Derzeit beginnt die Entwicklung von HGÜ-Systemen mit Übertragungsspannungen von 800 kV und AC-Übertragungssystemen mit Betriebsspannungen von 1000 kV für extrem lange Übertragungsstrecken. Dies erfordert völlig neue Systemlösungen angefangen von Leistungshalbleitern über Schaltungskonzepte und neuartigen Materialien bis hin zu komplexen Systemprüfungen der Komponenten in speziellen Prüffeldern und schließlich der Gesamtanlage vor Ort. Im Betrieb ist nicht nur die stationäre Stabilität des Energienetzes von Bedeutung; durch ein ausgereiftes regelungstechnisches Gesamtkonzept müssen auch dynamische Vorgänge sicher beherrscht werden.
Neue Herausforderungen ergeben sich für den Ingenieur der elektrischen Energietechnik auch im Bereich der regenerativen Energieerzeugung. Der Einsatz von Windenergie verspricht eine umweltfreundliche und Ressourcen schonende Teillösung unseres Energieproblems. Doch noch gibt es kein überzeugendes Konzept zur Integration der Windenergie in die bestehenden elektrischen Energienetze. Neue Netzstrukturen in Verbindung mit leistungselektronischen Systemen können hier die Lösung sein. Weitere Einsatzgebiete des Ingenieurs der elektrischen Energietechnik gibt es in Forschungszentren, z. B. im Bereich der Fusionsforschung. Die Zusammenarbeit von Ingenieuren und Physikern auf internationaler Ebene an einem Großprojekt wie dem weltweit beachteten und von der EU über viele Jahre finanzierten ITER-Projekt erlaubt Forschung auf höchstem Niveau in hervorragend ausgestatteten Labors.
Um dieser Vielfalt an beruflichen Möglichkeiten gerecht werden zu können, bietet das Modell „Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik“ neben den festen Modellfächern die folgenden 3 Vertiefungsrichtungen, die dem Bedarf der Industrie, der Elektrizitätswirtschaft und der Grundlagenforschung angepasst sind:
- Energie- und Anlagentechnik
- Regenerative Energieerzeugung
- Leit- und Systemtechnik
In dem festen Modellfach Elektrische Anlagen- und Systemtechnik werden die Betriebsmittel elektrischer Energienetze, die Berechnung der Netze im Normalbetrieb und bei Störungen sowie die Systemdynamik von Einzelkomponenten wie z. B. großen Kraftwerksgeneratoren, ganzen Kraftwerken bis hin zu ganzen Netzen behandelt. Ergänzt werden diese Grundlagen durch die ausführliche Behandlung von FACTS-Anlagen und HGÜ-Systemen. Im Fach Hochspannungstechnik geht es vorrangig um die Auslegung von Isolationssystemen der Netzbetriebsmittel sowie die Technik der Erzeugung und Messung hoher Spannungen, die zur Hochspannungsprüfung der Netzbetriebsmittel benötigt werden. Zur modernen Energie- und Hochspannungstechnik gehört auch die Diagnostik elektrischer Betriebsmittel. Hierbei geht es darum, den Zustand des Isolationssystems von betriebsgealterten Netzbetriebsmitteln, z. B. großer Generatoren, Transformatoren oder Kabelsystemen, mit Hilfe von neuartigen Mess- und Diagnosemethoden und der digitalen Signalverarbeitung zu ermitteln – nicht unähnlich zur Anwendung der Medizintechnik beim Menschen. Sämtliche Lehrgebiete sind gleichzeitig auch Forschungsgebiete des Instituts für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik. Damit sind einerseits die Aktualität der Lehre und andererseits eine enge Kopplung an die Industrie sichergestellt.
Die Studierenden können Fächer aus dem Katalog der von ihnen gewählten Vertiefungsrichtung wählen. Sie haben aber auch die Möglichkeit der individuellen Gestaltung, die durch die Definition der Vertiefungsrichtungen nicht eingeschränkt werden soll. Nach Absprache ist auch eine Einbindung von Lehrveranstaltungen anderer Studienmodelle (Regelungstechnik, Industrielle Informationssysteme, etc.) oder sogar auch anderer Studiengänge (Informatik, Maschinenbau, Wirtschaftswissenschaften, etc.) möglich. Es empfiehlt sich, bei einem Wunsch nach individueller Zusammenstellung der wählbaren Modellfächer frühzeitig mit dem Modellberater Kontakt aufzunehmen.
