Da die Sonne nicht immer gleich stark scheint und der Wind nicht überall und immer gleich kräftig weht, entsteht zum Teil ein Energieüberschuss, der effizient gespeichert werden muss, um Schwankungen der Energieerzeugung ausgleichen zu können. Außerdem ist es notwendig, die Energie auch dorthin zu verteilen, wo kein oder wenig Wind weht und keine Energieerzeugung stattfindet. Der Transport elektrischer Energie über weite Strecken, die unterschiedliche Spannung in Energienetzen und der kontinuierlich steigende Bedarf an elektrischer Energie stellen neue Herausforderungen an Material, Technik und Organisation von Energienetzen dar. Unsere Forscher stellen sich diesen Herausforderungen und erarbeiten Lösungen in den nachfolgend beschriebenen Forschungsteams.

Das Forschungsgebiet Energie und Umwelt wird durch sechs Institute der Fakultät repräsentiert. Zudem wird das E.ON Energy Research Center von einem Professor unserer Fakultät geleitet. Zusätzlich besteht eine enge Zusammenarbeit mit der Forschungsgemeinschaft für Elektrische Anlagen und Stromwirtschaft FGH e.V.

Energienetze und Energietransport

Ein Forschungszweig befasst sich mit der Automatisierung, Neustrukturierung, Modellbildung und Optimierung von Verteilungssystemen elektrischer Energie. Das Anwendungsspektrum ist weit, es reicht von der Energieverteilung in Kraftfahrzeugen, über die Energieeinspeisung von Windkraftanlagen bis zu interkontinentalen Übertragungssystemen.

Steuerung von komplexen Systemen (z.B. Energieanlagen)

Die Steuerung von komplexen Systemen betrifft insbesondere die integrative Steuerung und den Schutz vor Versorgungsausfällen auf allen Spannungsniveaus, sowie eine intelligente Lastflusskontrolle in Energienetzen oder Energieanlagen. Dazu muss innerhalb des Netzwerkes eine Echtzeit-Kommunikation zwischen den verschiedenen Knotenpunkten gewährleistet werden. Dies wirft vor allem Stabilitäts- und Sicherheitsfragen in der Kommunikation auf. Zusätzlich geht es in diesem Themengebiet darum die Stromeinspeisung von zahlreichen dezentral aufgestellten Klein- und Kleinstkraftwerken zu koordinieren, um die erzeugte elektrische Energie problemlos für die regional, überregional und international vernetzte Stromversorgung nutzen zu können, ohne das anerkannt hohe Maß an Zuverlässigkeit der aktuellen Stromversorgung zu gefährden.

Stromrichtertechnik

Intensive Forschung wird auch auf dem Gebiet der modernen Stromrichtertechnik mit den dazu notwendigen neuartigen Bauelementen für die Leistungselektronik betrieben. Die Entwicklung innovativer leistungselektronischer Bauelemente findet auf Basis des Silizium-Silizium Bonding Verfahrens in einem 750 m² großen Reinraumlabor statt. Zur Konzeption der Bauelemente wird zusätzlich die FEM-Technologie eingesetzt.

Energiespeicherung mittels Batterien

Ziel ist es, Batterien so effizient und ökonomisch wie möglich einzusetzen. Hierfür ist ein tiefgreifendes technisches und wissenschaftliches Verständnis sowohl für die eingesetzten Batterietechnologien als auch für die von ihnen versorgten Systeme notwendig. Darauf basierend werden die Betriebsbedingungen optimiert, die optimale Batterietechnologie ausgewählt oder neue Modelle entwickelt, die das Verhalten der Batterie für Planung und Entwicklung vorhersagen können. Anwendung finden die Arbeiten des Lehr- und Forschungsgebiets für „Elektrochemische Energiewandlung und Speichersystemtechnik“ auf dem Gebiet der Hybride Antriebe, der Elektrofahrzeuge, der unterbrechungsfreien Stromversorgung und der autonomen Stromversorgung sowie der Bordnetze und der Speicherung elektrischer Energie in Netzen.

Moderne Antriebstechniken

Die Fakultät deckt ein weites Gebiet der modernen Antriebstechnik in der Forschung ab. Es reicht von Kleinmotoren, Werkzeugmaschinen bis zur Magnetschwebetechnik. Es werden numerische Simulationstechniken eingesetzt, um die optimale Antriebstechnik für das vorgegebene Anwendungsfeld zu ermitteln.

Auch im Projekt Streetscooter werden die Forschungsergebnisse der Modernen Antriebstechnik angewendet.

Aufgrund der komplexen Aufgabenstellung kommen bei allen genannten Forschungsthemen mathematische Modellierungsverfahren auf modernen Rechnersystemen zum Einsatz.