AWETRAIN
Airborne Windenergie TRAining für Industrialisationsnetzwerke
Das übergeordnete Ziel von AWETRAIN ist es, die nächste Generation von Forschern auszubilden, um die Integration der Windenergie aus der Luft in das industrielle Energiesystem weiter voranzutreiben. Das Ziel ist es, den Einfluss der Windenergie-Technologie aus der Luft zu maximieren, indem man sich auf die technischen und gesellschaftspolitischen Veränderungen konzentriert, die für den schwierigen Übergang vom Prototyp zur Kommerzialisierung notwendig sind.
DC8: Zuverlässige und funktionale elektrische Systeme für AWE
Zielsetzungen
Der Schwerpunkt von DC8 liegt auf der Verbesserung der Zuverlässigkeit und Funktionalität der elektrischen (Teil-)Systeme von AWE - wie elektrische Maschinen, maschinen- und netzseitige Stromrichter und Netzfilter. Durch intelligente Echtzeit-Fehlererkennung und -diagnose (FDD), fehlertolerante Steuerung und Zustandsüberwachung/vorausschauende Wartung werden ihre Zuverlässigkeit und funktionale Sicherheit erhöht, um die Energiekosten zu senken und auch bei Fehlern so viel Energie wie möglich zu gewinnen. Durch das Hinzufügen zusätzlicher Funktionen wie netzunterstützende, netzbildende oder Schwarzstart-Fähigkeiten wird die Funktionalität der elektrischen Systeme den künftigen Netzanforderungen an die Frequenz- und Spannungsstabilität entsprechen, um (i) eine Trägheitsemulation zu ermöglichen, (ii) virtuelle Synchrongeneratoren zu imitieren und (iii) Leistungsschwankungen zu minimieren. Darüber hinaus wirken sich externe Störungen des Stromnetzes wie Kurzschlüsse, unsymmetrische Belastung oder Oberwellenverschmutzung in Form erheblicher Verzerrungen auf die AWE aus (z. B. bei der Netzsynchronisation). Fehler können zu Überspannungen oder Überströmen führen, die die (teilweise) Zerstörung und den ordnungsgemäßen Betrieb und die Funktionalität gefährden, wenn keine angemessenen Gegenmaßnahmen und/oder Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden. Das DC wird die Hauptfehler, die daraus resultierenden Ausfälle und geeignete Gegenmaßnahmen analysieren, um Echtzeit-FDD, Rekonfiguration, fehlertolerante Steuerung und Zustandsüberwachungsstrategien zu erreichen. Um einen optimalen Betrieb zu gewährleisten und Leistungsschwankungen zu reduzieren, müssen die einzelnen AWE eines AWE-Parks gemeinsam betrachtet, betrieben und gesteuert werden, um zur Netzstabilität beizutragen.
Erwartete Resultate
- Verbesserte Zuverlässigkeit der elektrischen (Teil-)Systeme von AWE durch intelligente und Echtzeit-Fehlererkennung und -diagnose (FDD), fehlertolerante Steuerung und Zustandsüberwachung/vorausschauende Wartung
- verbesserte Funktionalität der elektrischen (Teil-)Systeme von AWE wie netzunterstützende, netzbildende oder Schwarzstartfähigkeiten und Trägheitsemulation oder virtuelle Synchrongeneratoren.
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DC9: Die gegenseitigen Auswirkungen von AWE-Kraftwerken auf das Stromnetz
Zielsetzungen
AWE wird elektrischen Strom erzeugen, der in das Stromnetz eingespeist werden muss. Das Verteilernetz, in dem die Einspeisung in der Regel erfolgt, steht bereits vor einigen Herausforderungen durch die schwankende Erzeugung aus bestehenden Windkraftanlagen oder der Photovoltaik. Dieses Verhalten wird sich in Zukunft noch verstärken, da das Verhältnis von erneuerbarer (und oft schwankender) Erzeugung zu konventioneller und planbarer Erzeugung zunimmt. AWE hat eine andere Einspeisecharakteristik und kann auf verschiedene Weise Netzdienstleistungen erbringen. In diesem Projekt werden die gegenseitigen Auswirkungen von Netzstabilitätsproblemen, zunehmender AWE-Durchdringung und AWE-basierten Netzdienstleistungen untersucht. In einem ersten Schritt werden die verschiedenen Konfigurationen der Stromnetze in Europa und die unterschiedlichen Anforderungen, die sie an AWE-Anlagen stellen würden, untersucht. Zweitens wird angesichts der Stromerzeugungscharakteristik der verschiedenen AWE-Konzepte und der individuellen Anlagenkonfigurationen (Leistungsbereich der Anlage und Anzahl der Flugzeuge) untersucht, wie sich eine Erhöhung der Durchdringung auf die Netzstabilität in diesen verschiedenen Netzen auswirkt. Es werden die optimalen Leistungsklassen, Clustergrößen oder Verteilungen abgeleitet. Außerdem wird untersucht, wie verschiedene AWE-basierte Netzdienste zur Stärkung des Netzes eingesetzt werden können. Diese werden in Netzberechnungen auf reale Netztopologien angewendet, um das Potenzial von AWE zur Unterstützung der Netzstabilität zu bewerten.
Erwartete Resultate
- Einspeisecharakteristik von AWE in Abhängigkeit von Umwelt- und Auslegungsparametern
- Parametersatz zur Auslösung eines netzdienlichen Verhaltens von AWE
- Potenzial zum Ausgleich von Stromverbrauchs- oder Erzeugungsspitzen in bestehenden Verteilnetzen.
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Allgemeine Informationen:
Laufzeit: 01.12.2024 - 30.11.2028
Einrichtungen:
- Fakultät für Elektrotechnik und Informationstechnik
- Institut für nachhaltige Energiesysteme (ISES)
Projektleitung:
- Prof. Dr.-Ing. Christoph M. Hackl
- Prof. Dr. Stephanie Uhrig
Förderprogramm: Horizon Europe
Projektförderung: Europäische Union
Projektpartner:
