Feldlabor für Regenerative Energien

Hier wird angewandte Forschung betrieben: Analysen der Systeme zur Fehlersuche und Potentialoptimierung sind häufige Fragestellungen, denen sich Mitarbeitende und Studierende stellen. Aber auch Arbeiten über Möglichkeiten des Einsatzes in Energiesystemen der Energiewende mit Sektorkopplung und Smart Grids werden thematisiert. Bereits über 30 Studien-, Projekt-, und Abschlussarbeiten wurde dazu angefertigt.

Im Labor für Regenerative Energiesysteme werden ausgewählte regionale, regenerative dezentrale Energieerzeugungsanlagen (RE-DEA) analysiert. Dazu wurde ein möglichst standardisiertes Datenerfassungs- und Monitoringsystem aufgebaut, das die Erfassung und Übertragung von Daten aus unterschiedlichsten Erzeugungssystemen ermöglicht.

Die Parameter der Anlagensteuerung zusammen mit weiteren Messdaten und den Leistungs- und Erzeugungsdaten werden mit einer hohen zeitlichen Auflösung messtechnisch erfasst, zur Hochschule übertragen und dort gespeichert und aufbereitet. Auswertungen werden den Kooperationspartnern wöchentlich automatisiert zur Verfügung gestellt.

Mit den gewonnenen Daten lassen sich Aussagen über die Performance der entsprechenden Anlagen und deren Optimierungspotential erstellen. Für die Lehre und Forschung werden mit diesen Daten vielfältige Studien zu Anlagen- und Netznutzungskonzepten, sowie Lerneffekte für weitere Projekte ermöglicht. Hierzu werden Übungen, Praktika, Projekte und Abschlussarbeiten mit Studierenden durchgeführt. Simulationen können anhand der realen Daten verifiziert werden, die im Rahmen des Smart-Grid Labors für weitergehende Simulationen verwendet werden können.

Abbildung: Automationskonzept Feldlabor

Themen im Laborunterricht sind die Wirkungsweise realer Systeme regenerativer Energiesysteme und der sie bestimmenden Parameter, die Erfassung und Auswertung der zugehörigen Monitoringdaten, deren Analyse zur Beantwortung zentraler Fragestellungen der Performance und Verbesserung der Anlagensysteme. Bedarfsweise werden auch Fragen zu den aufgebauten Datenerfassungs- und messsystemen, dem Datentransport und dessen Speicherung und Aufbereitung an der Hochschule sowie deren Instandhaltung behandelt.

Die Laborausstattung ermöglicht Anlagenanalysen unter anderem zu:

Leistungsauslegung einer Windkraftanlagen (38 Datenpunkte):

• Potentialanalyse realer Windverhältnisse (Weibull)
• Analyse realer Leistungskurven und Berechnung von Repoweringpotential
• Analyse weiterer Zustandsparameter (Kühlungstemperatur)

Auslegung einer einfachen Laufwasserkraftanlage (38 Datenpunkte):

• Potentialanalyse realer Laufwasserdaten
• Analyse der Projektierungs- und Erzeugungsdaten einer einfachen Wasserkraftanlage

Performancebetrachtungen von PV-Anlagen (46 Datenpunkte)

• Potentialanalyse der Modul- und Wechselrichterauslegung
• Ertragsanalysen abhängig von Temperatur, Einstrahlung, Performance der Module und Wechselrichter

Analyse der Auslegung und Erträge einer Biogasanlage mit BHKW (74 Datenpunkte)

• Analyse der Parameter von Fermenter und Nachgärer und deren Ertragseinfluss wie Fütterungseintrag, Temperatur, Verweildauern, Gaszusammensetzungen etc.
• Analyse der Parameter der Blockheizkraftwerke mit Gasspeichern und deren Strom und Wärmeabgabe

Analyse der Wärmeversorgung eines EFH mit PV, Wärmepumpe, Erdwärmesonden (32 DP)

• Analyse der Erdwärmeverteilung und Wärmeertragsdaten
• Analyse der Performance der Wärmepumpe und PV-Anlage
• Analyse des Zusammenspiels der einzelnen Komponennten

Auslegung und Analysen eines multifunktionalen Mess-, Datenerfassungs- und Übertragungssystems

• Technik der Erfassung der Regelungsparameter aus den Steuerungssystemen und zusätzlicher Messtechnik ohne Eingriffsmöglichkeiten in die Regelung
• Messdatenerfassung mit Anforderungen Persistenz und Cronjobs
• Datenübertragungssysteme zur Hochschule
• Standardisierte Datenerfassung und Aufbereitung der Rohdaten an der Hochschule

Ausstattung

• Umfangreiche Mess- und Datenerfassungssysteme in den Anlagen mit Speicher- und Übertragungssystemen zur Hochschule
• Erfassungs- und Aufbereitungssoftware an der Hochschule

Der Zugang zum Feldlaborsystem ist im Smart-Grid Labor mit acht Arbeitsplätzen eingebunden, die jeweils einen Zugang zum vernetzten Rechnerpool der Hochschule und den Roh- und den aufbereiteten Daten der Anlagen erlauben. Die Daten können in das Scada-System des Smart-Grid-Labors für Simulationen eingebunden werden.