Masterarbeit "Primärquellenorientierter Betrieb von netzbildenden Erzeugern und Lasten"

Als eines der weltweit größten Solarforschungsinstitute leistet das Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE einen wesentlichen Beitrag für eine nachhaltige, wirtschaftliche, sichere und sozial gerechte Energieversorgung weltweit. Unser Ziel ist es, die Energiewende mit konkret umsetzbaren technologischen Lösungen voranzutreiben – durch exzellente Forschungsergebnisse, erfolgreiche Industriekooperationen und Firmenausgründungen. Hierfür forschen wir mit unseren rund 1.300 Mitarbeitenden in den vier Schwerpunkten Energiebereitstellung, Energieverteilung, Energiespeicherung und Energienutzung. Die hochmoderne FuE-Infrastruktur des Fraunhofer ISE mit 22 300 m² Laborfläche ermöglicht Spitzenforschung auf internationalem Niveau.

Hier sorgst Du für Veränderung

Die Stabilität elektrischer Energiesysteme wurde bisher vorwiegend durch konventionelle Kraftwerke sichergestellt. Im Zuge der Energiewende müssen jedoch leistungselektronische Anlagen wie Batteriespeicher, aber auch Photovoltaik- und Windanlagen oder flexible Lasten zunehmend Verantwortung für die Netzstabilität übernehmen. Dafür werden netzbildende Regelungsverfahren benötigt, die neben den Netzanforderungen auch die physikalischen und dynamischen Grenzen der jeweiligen Primärquelle berücksichtigen.

Im Forschungsprojekt „Beyond Battery“ sollen daher netzbildende Technologien für Photovoltaik und flexible Lasten entwickelt, demonstriert und unter realitätsnahen Bedingungen erprobt werden. Ziel der ausgeschriebenen Masterarbeit ist hierbei die Entwicklung und Evaluierung eines primärquellenorientierten netzbildenden Regelungskonzepts für einen dreiphasigen 20-kVA-Wechselrichter. Dabei sollen realitätsnahe Modelle von Photovoltaikanlagen und/oder flexible Lasten über ein Rapid-Control-Prototyping-System auf Basis einer PLECS RT Box integriert und untersucht werden.

Daher suchen wir zur Unterstützung für unser Team "Netzverhalten von dezentralen Generatoren" zum nächstmöglichen Zeitpunkt eine Studentische Hilfskraft mit der Gelegenheit zur Erstellung einer Masterarbeit für die folgenden Tätigkeiten:

- Du analysierst die spezifischen Eigenschaften und Grenzen von PV-Anlagen beziehungsweise flexiblen Lasten für den netzbildenden Betrieb.

- Du entwickelst realitätsnahe Simulationsmodelle in PLECS und gegebenenfalls MATLAB/Simulink.

- Du modellierst den dreiphasigen 20-kVA-Wechselrichter einschließlich Regelung sowie die DC-Seite mit PV-Modell, MPPT-Regelung und/oder flexiblen Lasten.

- Du entwirfst eine netzbildende Regelung, welche primärquellenabhängige Einschränkungen berücksichtigt (z.B. maximale Einspeiseleistung, dynamische Reaktionsfähigkeit der Quelle oder Last, Einfluss auf das MPPT, asymmetrische Momentanreserven)

- Du implementierst die Regelung auf einer PLECS RT Box zur Ansteuerung des Wechselrichters.

- Du validierst das Regelungskonzept anhand von Laborexperimenten im Rapid-Control-Prototyping-Umfeld.