Studienmodell 9: Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik

Deutschland will weltweit Vorreiter in Sachen Erneuerbare Energie werden. Die Ziele der Energiewende sind ambitioniert und sollen den CO2-Ausstoß drastisch senken, einmal durch den effizienteren Umgang mit Energie und zum anderen durch deutlich verstärkte Nutzung regenerativer Energien. Hinzu kommt - zumindest in Deutschland - die Abkehr von der Kernenergie. Dieser Wandel betrifft nicht nur die Energieerzeugung sondern insbesondere auch die Energienetze, insbesondere das elektrische Energienetz, aber auch das Gasnetz. Lösungen, an denen die Forschung derzeit arbeitet sind neue Speichertechnologien und deren Energiemanagement, die Entwicklung der Elektromobilität und die Anpassung der Netze an die neuen Anforderungen. Hierbei geht es um die intelligente Betriebsführung (Management) der Verteilnetze und um neue Technologien im Übertragungsnetz. Zu letzterem gehört insbesondere der Ausbau einzelnen HVDC-Verbindungen (HVDC = Hochspannungsgleichstrom) zu einem Gleichstromnetz. Ein HVDC-Netz gibt es bis heute noch nicht und ist Gegenstand der aktuellen Forschung. Aufgrund dieser vielfältigen Aufgaben ist die Nachfrage nach gut ausgebildeten Ingenieuren der elektrischen Energietechnik enorm - sowohl seitens der Industrie als auch der Energieversorgungsunternehmen. Aufgrund der umfassenden Neuorganisation der elektrischen Energieversorgung vom Ersatz älterer Kraftwerke durch neue Anlagen, insbesondere auch dezentraler Kleinkraftwerke, über die Einbindung von Speichern in Form der Batterien verschiedenster Art und Größe bis hin zu flexiblen Endverbrauchern bieten sich dem Ingenieur neue Herausforderungen und Gestaltungsmöglichkeiten.

Der Begriff „Elektroenergiesysteme“ umfasst dabei alle zur Erzeugung, Übertragung und Verteilung elektrischer Energie notwendigen Anlagen und Komponenten. Das reicht von Einzelkomponenten wie z. B. den Netzbetriebsmitteln (Transformatoren, Kabelsysteme oder Frequenzumrichter) über moderne Anlagen zur Steuerung der Leistungsflüsse in elektrischen Netzen auf der Basis von Leistungshalbleiterbauelementen (Flexible AC Transmission Systems, FACTS und HVDC-Übertragungssysteme) bis hin zur Optimierung des gesamten Energiesystems, z. B. durch Betrachtung des elektrischen Energienetzes und des Gasnetzes als eine Einheit. Das Aufgabenfeld der Elektroenergie-Ingenieurs reicht von der Grundlagenentwicklung neuer Technologien und Konzepte, z. B. neuer Schaltungs- oder Regelungskonzepte für HVDC-Anlagen über die Entwicklung neuer technischer Lösungen, z. B. DC-Leistungsschalter, bis hin Optimierung des Netzbetriebs unter der Randbedingung der Wirtschaftlichkeit durch neuartige Algorithmen.

Derzeit findet ein Umbruch der elektrischen Energieversorgung statt. An vielen Stellen wird Neuland betreten, was gerade jungen und gut ausgebildeten, hoch motivierten Ingenieuren Chancen für die Gestaltung unserer Zukunft und ihrer Arbeit bietet. Deutschland hat in vielen Bereichen der elektrischen Energietechnik die Technologieführerschaft. Oft werden große Projekte im internationalen Rahmen bearbeitet, was exzellente Chancen für entsprechend qualifizierte Ingenieure im In- und Ausland mit sich bringt.

 Um dieser Vielfalt an beruflichen Möglichkeiten gerecht werden zu können, legt das Modell „Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik“ im festen Modellfachbereich zunächst eine breite Wissensbasis: „Batterien und Brennstoffzellen“, „Optimierung dynamischer Systeme“, „Leistungselektronik“ und „Numerische Methoden“. Die Spezialisierung im Bereich der elektrischen Energienetze erfolgt durch die Vorlesungen „Berechnung elektrischer Energienetze“, „Energieübertragung und Netzregelung“ sowie „Hochspannungstechnik I“ und „Hochspannungstechnik II“ und „Hochspannungsprüftechnik“. Ergänzt wird dieser Fächerkanon durch das Energietechnische Praktikum, welchen gemeinsam vom IEH und dem ETI veranstaltet wird. Im Sinne einer breiten Ausbildung ist es empfehlenswert, sich im Wahlfachbereich thematisch nicht zu sehr einzugrenzen. Energietechnik-Ingenieure sollten auf ein breites Wissen auch aus anderen Fachgebieten verfügen, dazu kann der Wahlfachbereich in idealer Weise genutzt werden.

Forschung am IEH

Das IEH widmet sich in der Forschung den zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie notwendigen Anlagen, Systemen und Komponenten. Im Zuge der Energiewende geht es vor allem um die intelligente Betriebsführung von Verteilnetzen und um das Systemdesign und die Betriebsführung eines dem Drehstromnetz überlagerten Hochspannungsgleichstromnetzes (HVDC-Netz). Zur Stabilisierung (Spannungshaltung) des Verteilnetzes werden aktive Stromtankstellen und Parkhäuser (Smart Car Park) entwickelt, die neben der Batterieladung von Elektrofahrzeugen ein aktives Management der Energieflüsse ermöglichen, z. B. in Verbindung mit Solaranlagen und stationären Speichern. Die Forschungsarbeiten des IEH reichen dabei vom Verteilnetz über Stromtankstellen bis hin zu induktiven Ladesystemen für Elektrofahrzeuge. Zukünftige Gleichspanungsnetze erfordern neben Konzepten zur Regelung des überlagerten HVDC-Netzes in Verbindung mit dem unterlagerten Drehstromnetz vor allem auch Konzepte zur Beherrschung von Fehlern im DC-Netz. Weiterhin wird an der Integration von Speichern gearbeitet, seien es Redox-Flow-Batterien, die sich besonders als stationäre Speicher eignen oder kleinere Systeme zur Zwischenspeicherung elektrischer Energie aus PV-Anlagen. Ein weiteres Forschungsgebiet ist die Diagnostik von Netzbetriebsmitteln, insbesondere von Transformatoren und Kabeln. Hierbei geht es darum, Alterungsvorgänge im Isolationssystem und mögliche diagnostische Verfahren für deren Erkennung zu erforschen.

Eine Zusammenstellung der wählbaren Modellfächer finden Sie in der Modellbroschüre. Die Wahlfächer können in Absprache mit dem Modellberater entsprechend Ihren Wünschen ergänzt werden.

Modellbroschüren

Modellbroschüre gültig für Studienbeginn ab WS 2018/2019

Modellbroschüre gültig für Studienbeginn ab SS 2015