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Im Rahmen der IKT für Elektromobilität-Initiative

 

Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestages

Energy Smart Home Lab - Ausgewählter Ort 2012!
Energy Smart Home Lab - Ausgewählter Ort 2012
Wohnst Du noch oder (er)lebst Du schon die Zukunft?

Im Projekt MeRegioMobil erforscht das KIT in einem 60 m² großen Smart Home das energieeffiziente Wohnen der Zukunft. Dafür suchen wir Testbewohner, die in das Smart Home auf dem Campus Süd einziehen und die Technik testen. Bei Interesse melden Sie sich bei uns unter:

smarthomeGzh4∂forschung kit edu 
0721/608-4470


Weiterführende Informationen

Beteiligte Institute des KIT

Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren - Effiziente Algorithmen und Organic Computing
(Prof. Dr. Hartmut Schmeck)

Zentrales Thema der Forschungsgruppe „Effiziente Algorithmen“ (Prof. Dr. Hartmut Schmeck) ist die Entwicklung von Methoden für den wirtschaftlichen Einsatz moderner Rechnerinfrastrukturen zur Planung, Verbesserung und Ausführung von Informationsverarbeitungs-, Geschäfts- und Fertigungsprozessen.
Von besonderem Interesse sind dabei vielfältig vernetzte, adaptive Systeme mit der Fähigkeit zur Selbstorganisation, deren Beherrschbarkeit und effiziente Nutzung ein wesentliches Ziel des Organic Computing ist.
Neben grundlegenden Arbeiten zu Architekturen und Methoden des Organic Computing geht es um konkrete technische Anwendungen im Verkehr, in Service-orientierten Architekturen und um Anwendungen im Energiesystem. Daneben werden naturinspirierte Optimierungsverfahren weiterentwickelt, insbesondere für multikriterielle und dynamisch veränderliche Problemstellungen.
Bereits durch das BMBF-Verbundprojekt SESAM und die
Koordinierung des DFG-Schwerpunktprogramms Organic Computing konnte umfangreiches Wissen auf dem Gebiet der Beherrschbarkeit selbstorganisierender, adaptiver Systeme erworben werden. Die hier entwickelten generischen Architekturen und methodischen Ansätze haben auch für selbstorganisierende Energiesysteme großes Potenzial.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Die Forschungsgruppe von Prof. Schmeck kümmert sich im ersten Schritt um die Konzeption und Betreuung des Aufbaus des Forschungs- und Demonstrationslabors – der Prototyp eines smart home. Diese Konzeptionsphase umfasst u. a. die Bedarfsplanung und Abstimmung diverser Komponenten, z. B. des Wohncontainers inkl. Infrastruktur und Aufstellungsort, der Erzeuger (z. B. Photovoltaikanlage und Mikro-Kraft-Wärme-Kopplungsanlage), der herkömmlichen wie auch intelligenten (kommunikationsfähigen und steuerbaren) Verbraucher, der Ladestation für Elektrofahrzeuge und letztlich der Informationseinrichtungen für Besucher. Da in diesem Labor eine adaptive und selbstorganisierende Kooperation intelligenter Haushaltsgeräte zur effizienten Laststeuerung durch eine zentrale Steuerkomponente – der Steuerbox (SB) – angestrebt wird, müssen im nächsten Schritt die Schnittstellen definiert werden, die im Rahmen einer sog. Observer-Con-troller-Architektur benötigt werden, um das System (smart home und Elektrofahrzeug) zu beobachten und steuernd darauf einzuwirken. Mit den Methoden des Organic Computing werden somit Verfahren entwickelt, um die intelligente Kooperation der Komponenten zu realisieren und die Fähigkeit zur Selbstorganisation des Gesamtsystems mit dem Ziel der Optimierung des Lastverhaltens herbeizuführen. Parallel zum Labor- und Feldversuch werden weiterhin Simulationsszenarien entwickelt, um Skalierungseffekte (beispielsweise eine Million Elektrofahrzeuge, ein Stadtviertel bestehend aus smart homes) zu untersuchen. Anhand der aus Labor- und Feldversuch gewonnenen Daten werden die Parameter der Simulationsszenarien ständig angepasst und verbessert.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren - Wissensmanagement
(Prof. Dr. Rudi Studer)

Zentrales Thema der Forschungsgruppe Wissensmanagement (Prof. Dr. Rudi Studer) am Institut für Angewandte Informatik und Formale Beschreibungsverfahren ist die Forschung im Bereich semantischer Technologien. Im Fokus steht dabei die Entwicklung von Methoden und Infrastrukturen für das Ontologie-basierte Management verteilter Datenquellen und Dienste, sowie von intelligenten Wissensmanagementanwendungen.
Der Lehrstuhl kann dabei auf eine langjährige Erfahrung zurückblicken und gehört zu den weltweit führenden Gruppen in seinem Gebiet. Insbesondere wurden Ontologien bereits in mehreren Projekten eingesetzt, um elektronische Dienste semantisch zu beschreiben und abzugleichen. Dies ist auch in MeRegioMobil vorgesehen.
Die Forschungsgruppe fördert aktiv die Umsetzung der Ergebnisse bei ihren Partnern aus Industrie und Wissenschaft, insbesondere auch durch eine enge Kooperation mit
dem „FZI - Forschungszentrum Informatik“ und dem „KSRI - Karlsruhe Service Research Institute“.
Mit dem deutschen Zweig des Semantic Technology Institute (STI), welcher federführend von der Gruppe aufgebaut wurde, steht zudem eine gut vernetzte Organisation für den Technologietransfer zur Verfügung.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Die Forschungsgruppe Wissensmanagement untersucht die Anwendung von Beschreibungssprachen und Ontologien zur Erstellung eines semantischen Referenzmodells.
Dieses Modell soll wichtige Begrifflichkeiten aus dem Bereich Elektromobilität identifizieren und definieren. Es dient zur Kommunikation zwischen Projektpartnern, sowie als Grundlage für die Umsetzung der softwaretechnischen Infrastruktur von MeRegioMobil.
Semantische Technologien wie das Semantic MediaWiki, eine Erweiterung der erfolgreichen Wikipedia-Software, erlauben die verteilte Konzipierung dieses Modells.

 

Mitarbeiter:

  

Institut für Programmstrukturen und Datenorganisation
(Prof. Dr. Ralf Reussner)

Der Lehrstuhl „Software-Entwurf und -Qualität“ am IPD (Prof. Dr. Ralf Reussner) beschäftigt sich mit der Erforschung von ingenieursmäßigen Software-Entwicklungsverfahren.
Beim ingenieurmäßigen Software-Entwurf wird versucht, wie etwa beim Bau einer Brücke, schon im Vorfeld die entscheidenden Faktoren zu bestimmen, die die Qualitätseigenschaften beeinflussen.
Hierzu werden Methoden und Werkzeuge entwickelt, die die architekturbasierte Vorhersage von Qualitätsattributen ermöglichen.
Dies beinhaltet die Anwendung von modellgetriebenenen Technologien für die Entwicklung von Software-Systemen mit vorhersagbaren extra-funktionalen Eigenschaften, wie etwa dem Ressourcenverbrauch oder dem Zeitverhalten der Software.
Ziel ist es, dem Software-Entwickler frühzeitig eine Unterstützung für Architekturentscheidungen zu bieten und extra-funktionale Anforderungen so schon in der Entwurfsphase zu berücksichtigen.
Die entwickelten Verfahren erlauben es, den Software-Entwurf systematisch durch die Qualitätsanforderungen leiten zu lassen, im Gegensatz zu dem bisherigem Vorgehen, Qualitätsanforderungen durch ein Versuch-und-Irrtum-Vorgehen umzusetzen.
Daneben sind Mitglieder des Lehrstuhls maßgeblich bei der Organisation international einschlägiger Konferenzen und Workshops zum Thema Software-Architekturen, Software-Qualität und Software-Komponenten beteiligt und veröffentlichen auch selbst ihre Ergebnisse bei hochrangigen Konferenzen und in Fachzeitschriften.
Der Lehrstuhl ist in leitender Funktion bei der Fachgruppe Software-Architektur der Gesellschaft für Informatik sowie deren Arbeitskreisen „Handbuch der Software-Architektur“ sowie „Modellgetriebene Software-Entwicklung“ tätig.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Das IPD Reussner forscht im Rahmen des MeRegioMobil-Projektes an Software-Architekturen für das Energienetz der Zukunft.
Die entwickelten Softwarearchitekturen sollen dafür sorgen, dass es bei der Kommunikation zwischen den Autos und dem Stromnetz, selbst in Ausnahmezuständen, zu keinen Überlastungsproblemen kommt und immer eine reibungslose Benutzung des Systems und eine korrekte Abrechnung von bezogenen Leistungen möglich ist.
Hierbei verwendet das IPD Reussner Methoden des ingenieurmäßigen Software-Entwurfs, um schon im Vorfeld verschiedene Szenarien möglichst realistisch durchzuspielen um Vorhersagen zu treffen, wie sich das zu entwickelnde System dann in der Realität verhalten wird.
So wird es möglich, frühzeitig verschiedene alternative Software-Architekturen für die MeRegioMobil-Infrastruktur zu evaluieren.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Informations- und Wirtschaftsrecht
(Prof. Dr. Thomas Dreier)

Das Institut für Informations- und Wirtschaftsrecht (IIWR) (Prof. Dr. Thomas Dreier) befasst sich schwerpunktmäßig mit den Rechtsfragen, die Digitalisierung und Vernetzung in der Informationsgesellschaft für die Informationswertschöpfungskette aufwerfen.
Die Institutsleitung und Mitarbeiter sind durch zahlreiche Veröffentlichungen und Vorträge auf diesem Gebiet national und international ausgewiesen. Im Besonderen befasst sich das Institut gegenwärtig mit Fragen der Regelung des E-Commerce, der rechtlichen Ermöglichung und Absicherung informationeller Mehrwertdienste und des Datenschutzes unter dem Blickwinkel, welche rechtlichen Regelungen Informationstechnik und Informationsdienste ermöglichen und welche der Entwicklung sinnvoller und wünschenswerter Informationstechniken und Informationsdienste hinderlich sind.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Die Forschungsgruppe unter Leitung von Prof. Dr. Thomas Dreier befasst sich mit den Rechtsfragen welche die Elektromobilität in Zukunft aufwerfen wird. Insbesondere werden Fragen aus dem Energiewirtschaftsrecht und aus dem Datenschutzrecht bearbeitet werden.
Im Rahmen des Energiewirtschaftsrechts stellt die „mobile“ Stromabnahme einen völlig neuen Vorgang dar.
Alle bestehenden Regelungen in diesem Bereich sind für eine stationäre Stromabnahme erstellt worden. Hierbei ist es Aufgabe der Forschungsgruppe Handlungsbedarf des Gesetzgebers herauszuarbeiten.
Um zu vermeiden, dass mehr Daten als nötig von den Elektrofahrzeugnutzern erhoben und gespeichert werden, arbeitet die Forschungsgruppe auch im Bereich des Datenschutzes.
Hierbei werden Modelle entwickelt welche den heutigen Datenschutzgesetzen entsprechen.
Weiterhin wird untersucht ob weitergehende gesetzliche Regelungen zum Datenschutz im Bereich des Energierechts nötig sind.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion
(Prof. Dr. Wolf Fichtner)

Die übergeordnete Zielsetzung des Lehrstuhls für Energiewirtschaft (Prof. Dr. Wolf Fichtner) am Institut für Industriebetriebslehre und Industrielle Produktion (IIP) ist die techno-ökonomische Analyse von Energiesystemen bzw. Stoffströmen zur Beurteilung von strategischen und/oder umweltrelevanten Fragestellungen. Traditionell bearbeitete strategische Fragestellungen der Arbeitsgruppe „Energiesystemanalyse und Umwelt“ betreffen u. a. Kapazitätsausbau und -einsatzplanung, Technologie- und Instrumentenbewertung sowie die Entwicklung von Emissionsminderungsstrategien. Die Auswirkungen von Elektrofahrzeugen auf Energiesysteme und Stoffströme werden von der neu gegründeten Arbeitsgruppe „Transport und Energie“ untersucht.
Die Erarbeitung in sich konsistenter Energieversorgungsstrategien unter Berücksichtigung energiewirtschaftlicher Rahmenbedingungen erfordert die (Weiter-) Entwicklung von Energiemodellen. Zielsetzung der Forschungsarbeiten ist es, neue methodische Ansätze im Energiebereich
zu entwickeln, welche die Struktur und die sich ändernden energie- und umweltpolitischen Rahmenbedingungen der Energiesysteme abbilden können. Verfahren des Operations Research haben in den letzten Jahren ihre Eignung für die Entscheidungsunterstützung bei politischen Entscheidungsträgern und Unternehmen bewiesen.
In Abhängigkeit der zu bearbeitenden Fragestellung und der vorgegebenen Systemgrenzen werden aber auch andere methodische Ansätze (beispielsweise Realoptions-Ansätze, Nodal Pricing-Ansätze, agentenbasierte Simulationssysteme und System-Dynamics-Ansätze) sowie Modellkopplungen (Energiesystemmodelle mit Modellen zur Lastflussberechnung, GIS-Modellen oder makro-ökonomischen Modellen) entwickelt. Mit diesen Werkzeugen werden techno-ökonomische Systemanalysen auf unterschiedlichsten Abstraktionsniveaus durchgeführt, von lokalen Gebieten, wie einzelnen Industriebetrieben, über urbane Energiesysteme und Versorgungsgebiete von Energieversorgungsunternehmen bis hin zu internationalen Energiesystemen.

 

Beitrag in MeRegioMobil

In MeRegioMobil sollen eigene agentenbasierte Simulationsmodelle und Energiesystemmodelle die techno-ökonomischen Analysen von Energie- bzw. Stoffströmen unterstützen. Zu den Untersuchungsfeldern zählen insbesondere die differenzierte Bewertung des Energiespeicherpotenzials von Elektrofahrzeugen und deren Auswirkungen auf die Energiesysteme. Eine wichtige Fragestellung ist dabei, wie künftig die Energiespeicher der Fahrzeuge dazu beitragen können, die Tageslastkurven der Energienachfrage durch das kaum steuerbare Energieangebot der regenerativen Energien störungsfrei zu befriedigen.
Weitere Schwerpunkte sind nutzerspezifische Akzeptanzanalysen, Marktpenetrationsanalysen sowie mögliche Geschäftsfelder, die sich im Zuge der Elektrifizierung des motorisierten Individualverkehrs ergeben. Die theoretischen Erkenntnisse und Simulationsergebnisse werden durch Erfahrungen aus einem Flottenversuch sowie aus dem KIT-Forschungs- und Demonstrationslabor ergänzt.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Informationswirtschaft und -management
(Prof. Dr. Christof Weinhardt)

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Christopf Weinhardt am Institut für Informationswirtschaft und -management (IISM) analysiert und gestaltet elektronische Märkte insbesondere in den Branchen Finanzen, Energie, Emissionszertifikate und Logistik.
Elektronische Handelsplattformen und Marktmechanismen werden außerdem vor allem auch auf ihre Eignung und Qualität hin analysiert. Dazu werden prototypische Systeme entworfen und implementiert, auf deren Basis Planspiele oder Simulationen und wirtschaftswissenschaftliche Experimente im Labor durchgeführt werden.
Die Gesamtvorgehensweise wird als „Market Engineering“ bezeichnet, dessen fundierte Weiterentwicklung auf Basis geeigneter Modelle und Methoden im Zentrum der Forschungsarbeit steht.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Der Forschungsschwerpunkt des Instituts für Informationssysteme und -mangement innerhalb des Projektes MeRegioMobil ist die ökonomische Untersuchung intelligenter und automatisierter Ladestrategien für Elektrofahrzeuge.
Solche Ladestrategien können unterschiedliche Zielsetzungen verfolgen, beispielsweise eine Minimierung der Ladekosten für Fahrzeugbesitzer, die bevorzugte oder ausschließliche Nutzung erneuerbarer Energien oder eine, aus Sicht des Gesamtnetzes, optimale Verteilung der Lasten, die durch das Laden der Fahrzeuge entstehen (Vermeidung von zusätzlichen Peak-Lasten und gezielte Ausnutzung von Niedriglastzeiten).
Die genannten Ziele lassen sich innerhalb eines Marktes über den Strompreis verbinden und simultan verfolgen. Inwieweit die Einzelziele dabei gewichtet werden, hängt von der konkreten Ausgestaltung des Strompreis-Signals ab.
In weiteren Forschungsschritten werden neben den genannten Ladestrategien auch Entladestrategien untersucht, die eine Bereitstellung von netzunterstützenden Dienstleistungen durch gezielte Entladung von Speichern in Elektrofahrzeugen ermöglichen (Vehicle-to-Grid-Dienstleistungen, auch „V2G“).
Den Fahrzeugbesitzern würden damit Verdienstmöglichkeiten bzw. Kostenreduktionspotentiale für den Strombezug eröffnet, die die Finanzierung der noch kostspieligen Elektrofahrzeuge und ihrer Batterien unterstützen könnten.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Telematik - Dezentrale Systeme und Netzdienste
(Prof. Dr. Hannes Hartenstein)

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Hannes Hartenstein beschäftigt sich vornehmlich mit Entwurf, Bewertung und Optimierung von mobilen und virtuellen Netzwerken, sowie mit föderativen dienstorientierten Architekturen. Hierbei werden häufig selbstorganisierende, adaptive Kommunikationsnetze untersucht.
Im Bereich mobiler Netzwerke hat sich die Gruppe auf die Kommunikation zwischen Fahrzeugen spezialisiert. In solchen Netzwerken spielt die inhaltsbezogene Adressierung eine wesentliche Rolle, da das Ende-zu-Ende Prinzip meist nicht zur Anwendung kommt, sondern geographisch relevante Zielregionen adressiert werden.
Im Bereich virtueller Netze wurden durch Einsatz von Simulationen und Testbeds autonome Kommunikations-Infra strukturen im Rahmen des BMBF-Verbundprojektes SESAM zur Internetökonomie untersucht, mit dem Fokus auf deren Skalierbarkeit, Robustheit und Praxistauglichkeit. Momentan werden weitergehende Fragestellungen im Rahmen des BSI-Projektes KAI betrachtet.
Im Kontext dezentraler dienstorientierter Architekturen befasst sich die Gruppe in Verbindung mit dem vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) getragenen Integrationsprojekt KIM insbesondere mit dem Identitätsmanagement in föderativen Strukturen, das als Basisdienst eine wichtige Voraussetzung für höherschichtige Dienste bildet. Methodisch hat die Gruppe ausgeprägte Kompetenzen auf dem Gebiet der Simulation, aber auch der analytischen Betrachtung sowie Arbeit mit Prototypen und Testumgebungen vorzuweisen.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Der Forschungsbereich DSN beschäftigt sich im Rahmen des Projektes MeRegioMobil insbesondere mit den Aspekten der Fahrzeugkommunikation und des Identitätsmanagements, welche für die Realisierung der entsprechenden IKT-Dienste und der zugrundeliegenden Systemarchitektur bedeutsam sind.
So werden unter anderem die Effekte der Fahrzeugkommunikation auf die dynamische Routenplanung und die resultierende Verkehrseffizienz im Kontext von Elektrofahrzeugen untersucht.
Ferner wird ein datenschutzkonformes Identitäts- und Zugangsmanagement konzipiert, das beispielsweise für die Anbindung der Ladestationen genutzt werden kann.
Weiterhin ist es das Ziel der Forschungsgruppe von Prof. Hartenstein, die entwickelte IKT hinsichtlich ihrer Robustheit gegenüber außergewöhnlichen Lastsituationen, wie sie z.B. durch große Kundenanstürme (vgl. Flash Crowds im WWW) entstehen können, zu bewerten und entsprechend zu optimieren.
Methodisch stützen sich die Untersuchungen der Gruppe sowohl auf analytische Betrachtungen modellierter Systeme als auch auf simulative Bewertungen.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Telematik
(Prof. Dr. Martina Zitterbart)

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Martina Zitterbart bearbeitet Fragestellungen, die sich mit der Weiterentwicklung der aktuellen Kommunikationsinfrastruktur des Internets und den dadurch möglich werdenden neuartigen Diensten und Anwendungen beschäftigen.
Schwerpunktthemen sind dabei Signalisierung und Management in zukünftigen Netzen, die Realisierung von verteilten Anwendungen und Diensten durch Overlay- und Peer-to-Peer-Ansätze sowie Kommunikationsprotokolle und Anwendungen für drahtlose Sensornetze. In allen Themenbereichen spielen Netzsicherheit sowie Modellierung und Simulation eine wichtige Rolle.
In den Projekten ScaleNet (gefördert vom BMBF) und SpoVNet (gefördert von der Landesstiftung BW im Rahmen des BW-FIT Programms) wurden bzw. werden Overlay-basierte Architekturen bereitgestellt, die eine komfortable Realisierung verteilter Dienste unter Berücksichtigung von Dienstgüte- und Sicherheitsanforderungen erlauben.
Im Rahmen von ScaleNet wurde mit dem Simulationswerkzeug OverSim ein Rahmenwerk zur Simulation komplexer IKT-Systeme entwickelt. Die Ergebnisse des SpoVNet-Projekts im Bezug auf verteilte Dienste können direkt in die Entwicklung eines verteilten IKT-Systems für MeRegio und MeRegioMobil einfließen. Darüber hinaus leitet Dr. Oliver Waldhorst die aus Mitteln der Exzellenzinitiative finanzierte Nachwuchsgruppe CoMoGrip am Institut für Telematik, die sich mit dem Einsatz von Grid- und P2P-Techniken in heterogenen Netzen beschäftigt.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Im Kontext von MeRegioMobil befasst sich das Team mit Datenkommunikations- und -erfassungsaspekten. Von besonderer Bedeutung sind dabei Kommunikationstechniken, welche einerseits das großflächige Erfassen der aktuellen Ladezustände von Fahrzeugakkumulatoren ermöglichen. Andererseits sind Kommunikationstechniken erforderlich, anhand welcher sich das Auf- und Entladen der Akkumulatoren steuern lässt, um beispielsweise überschüssig erzeugten Strom zu speichern bzw. Regelener-gie bereitzustellen.
Um die bei zentralen Kommunikationsansätzen auftretenden „Single Points of Failure“ und die damit verbundene Bündelung von Datensätzen und Steuerkommandos an einigen wenigen Stellen im Kommunikationsnetz zu vermeiden, werden hierfür selbst-organisierende und dezentrale Protokollansätze auf Peer-to-Peer-Basis entwickelt und evaluiert.
Besondere Herausforderungen ergeben sich hierbei nicht nur aus der großflächigen Skalierbarkeit der Kommunikation, sondern auch aus der erforderlichen Sicherheit der Kommunikation sowie aus der Unterstützung und Berücksichtigung der bei Elektrofahrzeugen inhärent gegebenen Mobilität.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Theoretische Informatik
(Prof. Dr. Peter Sanders)

Die Forschungsgruppe von Prof. Dr. Peter Sanders am Institut für Theoretische Informatik der Fakultät für Informatik befasst sich mit Algorithm Engineering, also einem Ansatz für die Algorithmenforschung, bei dem Theorie und Praxis in Einklang gebracht werden sollen.
Die Gruppe arbeitet an grundlegenden Algorithmen zur Verarbeitung großer Datenmengen, u. a. in den Bereichen Parallelverarbeitung, Sekundärspeicheralgorithmen und Graphenalgorithmen.

 

Beitrag in MeRegioMobil

In letzter Zeit hat sich die Arbeitsgruppe verstärkt mit schneller und exakter Routenplanung in sehr großen Straßennetzen auseinander gesetzt und ist in diesem Bereich nun weltweit führend.
Die Planung optimaler Routen wurde dadurch bis zu sechs Größenordnungen schneller als der „Lehrbuchalgorithmus“. Diese Ergebnisse wurden mehrfach ausgezeichnet und werden zunehmend in industrielle Produkte integriert.
Im Bereich des Energiemanagements von Elektrofahrzeugen zielt die Arbeitsgruppe darauf ab, eine Verbrauchsabschätzung, wie sie in einem Lade- und Entlademanagement von Elektrofahrzeugen benötigt wird, zu ermöglichen.
Die Voraussetzung dafür bildet ein detailliertes Modell des Energieverbrauchs von Elektrofahrzeugen in verschiedenen Verkehrssituationen und bei verschiedenen Straßenbedingungen.

 

Mitarbeiter:

 

Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik
(Prof. Dr.-Ing. Thomas Leibfried)

Am Institut für Elektroenergiesysteme und Hochspannungstechnik (Prof. Dr.-Ing. Thomas Leibfried) existieren derzeit drei Forschungsschwerpunkte.
Im ersten Schwerpunkt werden Modelle moderner leistungselektronischer Systeme zur Flexibilisierung der Energieübertragung erstellt und optimiert, sowie neue Strategien zur Erhöhung der Übertragungskapazität von Energieübertragungsleitungen erforscht.
Der zweite Schwerpunkt „Diagnostik elektrischer Betriebsmittel“ widmet sich der Erforschung von Mess- und Analysemethoden zur Zustandserkennung und Fehlerfrüherkennung von Leistungstransformatoren.
In einem dritten Schwerpunkt werden Strategien zur Optimierung der Netzführung unter Einbezug von regenerativen Energieerzeugern und Speichern untersucht.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Steigt der Anteil der regenerativen Erzeugung weiter an, müssen Speicher im Netz die fluktuierende regenerative Erzeugung ausgleichen, um die Netzqualität zu stabilisieren.
Elektrofahrzeuge könnten zur Zwischenspeicherung überschüssiger regenerativer Energie verwendet werden. Diese Energie soll dann zu Zeiten hoher Netzlast und
niedriger Erzeugung wieder aus der Fahrzeugbatterie ins Netz zurückgespeist werden und dadurch Lastspitzen reduzieren.
Die Integration von Elektrofahrzeugen im intelligenten Stromnetz (smart grid) kann zur Sicherstellung der Netzqualität und zur Effizienzoptimierung heutiger Kraftwerke beitragen.
Es werden hierzu verschiedenartige Lade-/Integrationskonzepte entwickelt und analysiert, die je nach Komplexität und Grad der Interaktion zwischen Fahrzeug und smart grid unterschiedlichste Netzdienstleistungen ermöglichen.
Die Konzepte werden innerhalb konkreter Simulationsmodelle realer Verteilungsnetze untersucht und verifiziert.
Die entwickelten Verfahren sollen auf die MeRegioMobil Komponenten übertragen und damit die Erkenntnisse der Simulation in der Realität getestet werden.
Um Elektrofahrzeuge und regenerative Erzeuger intelligent in das Stromnetz integrieren zu können, ist eine genaue Kenntnis des Netzzustandes unabdingbar. Aufgrund dessen soll an neuartigen Modellierungsverfahren geforscht werden.
Mit aussagekräftigeren Modellen ist es möglich, Erzeuger und Verbraucher optimal zu koordinieren und die Netzstabilität, auch bei starker Netzauslastung, zu gewährleisten.

 

Mitarbeiter:

 

Elektrotechnisches Institut
(Prof. Dr. Michael Braun)

Das Elektrotechnische Institut (Prof. Dr.-Ing. Michael Braun) bearbeitet die Gebiete Elektrische Antriebe und Leistungselektronik. Aktuelle Forschungsschwerpunkte sind die hochdynamische Regelung von permanenterregten Synchronmaschinen für Industrie- und Fahrzeugantriebe, neue Stromrichterschaltungen sowie Steuer- und Regelverfahren für Antriebs- und Netzstromrichter.
Mit dem Stromrichter als Stellglied werden weiterhin Einspeiseschaltungen und Kurzzeitenergierspeicher für regenerative Energieerzeugungssysteme einschließlich der opti-
malen Regelung des Gesamtsystems betrachtet.
Für einschlägige Systemuntersuchungen verfügt das Institut aus Vorprojekten über einen 4 kW-Solargenerator auf dem Dach des Elektrotechnischen Instituts und einen Stromanschluss für Elektrofahrzeuge im Außenbereich.

 

Beitrag in MeRegioMobil

Das Laden eines Elektroautos am existierenden Stromnetz kann durch den Aufbau des Ladestromrichters zu unerwünschten Netzrückwirkungen führen.
Beim „Normalladen“ mit einer geringen Ladeleistung von 2 kW bis 10 kW spielt dieser Effekt in der Regel keine nennenswerte Rolle. Wenn aber in einem Straßenzug, beispielsweise kurz nach Feierabend, gleichzeitig dutzende Elektroautos mit dem Laden beginnen, dann können diese Rückwirkungen erheblichen Einfluss auf die Netzqualität im Straßenzug ausüben.
Ähnliche Auswirkungen könnte auch die große Leistungsaufnahme beim Schnelladen mit über 50 kW nach sich ziehen.
Eine robuste Spannungsversorgung gehört heute allerdings zu unserem Lebensstandard. Viele Geräte könnten durch starke Störungen in der Netzspannung vorzeitig altern und ausfallen oder während der Störungen einfach fehlerhaft arbeiten.
In diesem Bereich soll darum möglichst genau berechnet werden, welche Störungen durch das massive Laden von Elektrofahrzeugen im Netz entstehen könnten und welche Stärke diese Störungen hätten. Die theoretischen Ergebnisse werden dann mit Messergebnissen verglichen, um die Aussagekraft der Berechnungen zu bestätigen.
Durch die Kenntnis der möglichen Auswirkungen auf das Netz können dann in Zukunft die Ladegeräte so gebaut und betrieben werden, dass die Auswirkungen auf das Netz minimal bleiben und die hohe Netzqualität gewährleistet bleibt.

 

Mitarbeiter: