Autor: Niklas Jöres
Das Anwendungszentrum zur Integration lokaler Energiesysteme (ILES) hat in Kooperation mit der Hochschule für angewandte Wissenschaft Hamburg (HAW) eine einwöchige Summer School veranstaltet. Dabei konnten die Studierenden im Labor der Hochschule projektbasiert lernen, wie Elektrolyseure und Windenergieanlagen modelliert und simuliert werden können.
ILES: Forschen für die Energiewende
Vor gut einem Jahr wurde am IWES das Anwendungszentrum für Integration lokaler Energiesysteme ILES ins Leben gerufen. In enger Zusammenarbeit mit der HAW untersuchen wir vielfältige Themen für eine erfolgreiche Transformation in ein nachhaltiges Energiesystem. Insbesondere die Optimierung des Betriebs für ein stabiles und sicheres Energiesystem steht für uns im Fokus. Dafür benötigen wir ein gutes Verständnis des Systems und detaillierte Modelle der Erzeuger- sowie Verbrauchereinheiten. Für das Fraunhofer IWES spielt dabei besonders die grüne Wasserstofferzeugung mit Energie aus Windenergieanlagen (WEAs) eine große Rolle. Das IWES ist zudem in einem länderübergreifenden Verbundprojekt zur Erforschung der sektorübergreifenden Kopplung verschiedener Erzeuger- und Verbrauchereinheiten, dem Norddeutschen Reallabor (NRL), aktiv (ein Nachfolgeprojekt des NEW 4.0).
Die Energiebranche von morgen
Um die nächste Generation von Ingenieur*innen und Wissenschaftler*innen aus dem Masterstudiengang Renewable Energy Systems für ihre zukünftige berufliche Laufbahnen fit zu machen, haben wir sie aus dem Hörsaal ins Labor gebracht. Die Studierenden hatten am ILES die Möglichkeit jenseits der Theorie projektbasiert zu erarbeiten, wie eine Kopplung von WEAs und Elektrolyseuren simulativ umgesetzt werden kann. Zunächst haben wir die Modellierung von WEAs und Elektrolyseuren vertieft. Bei der anschließenden Implementierung der Modelle unter Verwendung der Software MATLAB/Simulink stellten die Studierenden dann konkrete Fragen: Wie funktioniert die Pitch-Regelung bei einer WEA? Wie stelle ich den Zeitschritt für die Simulation sinnvoll ein? Wie modelliere ich die Überspannungen bei einem Elektrolyseur? – Wichtige Fragen, die wir anhand anwendungsorientierter Beispiele beantwortet haben. Ein weiteres Ziel war die Kopplung der Modelle. Dafür mussten die Studierenden einen Regler entwerfen, der basierend auf dem Leistungsoutput der WEA den Strom für den Elektrolyseur einstellt. Für zukünftige Energiesysteme sind nicht nur Fachkenntnisse der Energietechnik gefragt, sondern auch insbesondere der Informationstechnik. Als zusätzliche Aufgabenstellung sollten daher die WEA und der Elektrolyseur jeweils separat z. B. auf einem Raspberry Pi simuliert werden. Diese kreditkartengroßen Computer werden in der Lehre häufig eingesetzt, da sie günstig sind und dafür umfangreiche Open Source Software zur Verfügung steht. Außerdem bieten sie die Möglichkeit weitere elektrische Komponenten, wie beispielsweise Sensoren und Aktoren mithilfe der GPIOs (General Purpose Input Output) einfach zu integrieren. Mithilfe der GPIOs konnten die Studierenden auch die Signale an einem Oszilloskop visualisieren. Die Kommunikation unter den kleinen Computern haben die Studierenden mit dem Kommunikationsprotokoll TCP/IP (Transmission Control Protocol / Internet Protocol) ermöglicht. Dieses Protokoll ist zum Austausch von Daten in WLAN-Netzwerken weit verbreitet.
Fachliches Know-how und Teamarbeit zählt
Wir möchten Studierenden eine fachliche Expertise der angewandten Forschung am Fraunhofer IWES mitgeben, aber auch eine persönliche Weiterentwicklung durch die Arbeit in unserem Team ermöglichen. Teamarbeit ist für uns am IWES besonders wichtig. Wir haben uns deshalb sehr gefreut, dass wir bereits nach einer kurzen Zeit produktiv zusammengearbeitet haben und die Studierenden täglich selbständiger wurden.
Unsere erste Summer School war ein voller Erfolg und wir freuen uns auf viele weitere spannende Veranstaltungen mit interessierten Studierenden in den kommenden Semestern.
Mehr Informationen hier:
Elektrolyseur-Testfeld & Hybridkraftwerk (fraunhofer.de)
ILES Summer School
Windenergie und Wasserstoff zusammen denken