Moses - Computerbasierte Modellierung, Simulation, und Regelung Nachhaltiger Energiesysteme

Modul / Version
#40156 / #5

Gültigkeit
WiSe 2021/22 - SoSe 2023

Verfügbare Sprache(n)
Englisch

Titel des Moduls
Computer Modeling, Simulation, and Control of Renewable Energy Systems
Computerbasierte Modellierung, Simulation, und Regelung Nachhaltiger Energiesysteme

Leistungspunkte
6

Modulverantwortliche*r
Strunz, Kai

Benotung
Benotet

Prüfungsform
Portfolioprüfung

Lehrsprache(n)
Englisch

Zugehörigkeit

Fakultät
Fakultät IV

Institut
Institut für Energie und Automatisierungstechnik

Fachgebiet
34312000 FG Energieversorgungsnetze und Integration Erneuerbarer Energien (SENSE)

Prüfungsausschuss
Keine Angabe

Kontakt

Sekretariat
EMH 1

Ansprechpartner*in
Strunz, Kai

E-Mail-Adresse
kai.strunz@tu-berlin.de

Webseite

http://www.sense.tu-berlin.de/menue/studium_und_lehre/

Diese Modulbeschreibung ist nicht oder nicht vollständig auf deutsch hinterlegt.

Es wird auf Wunsch trotzdem der Inhalt der unvollständigen Spracheversion angezeigt.

Diese Modulbeschreibung gilt nicht im aktuellen Semester.

Die Modulbeschreibung gilt nur für den Zeitraum WiSe 2021/22 - SoSe 2023. Die Version für das aktuelle Semester (SoSe 2025) finden Sie hier: Modulbeschreibung des SoSe 2025

Lernergebnisse

Energiesysteme befinden sich weltweit in einem tiefgreifenden Wandlungsprozess. Dies lässt sich schnell an einigen Beispielen festmachen: • Auf fossile Brennstoffe angewiesene Kraftwerke werden durch Erneuerbare ersetzt und mit Speichern kombiniert. • Im Jahrhundert-Rennen AC gegen DC sind plötzlich moderne Gleichstromlösungen als Alternative zum Wechselstrom zurück. • Leistungselektronische Umrichter eröffnen ganz neue Möglichkeiten für extrem schnelle Regelungen. • In Entwicklungsländern entstehen Microgrids um Bedürfnisse wie das Laden von Mobiltelefonen oder Kühlen lokal zu bedienen; aber gleichzeitig gibt es schon Pläne für ein weltumfassendes globales Stromnetz. • Synergien unter verschiedenen Technologiesektoren schaffen neue Konzepte wie Vehicle-to-Grid oder Power-to-Gas. Dies sind signifikante Trends. Oder gibt es etwa noch bessere Alternativen? Wie stellen wir sicher, dass die entstehenden Systeme effizient und sicher sind? Was passiert im Fall eines Fehlers? Diese und ähnliche Fragen lassen sich nur beantworten wenn die entsprechenden Modelle für die computergestützte Analyse und Design der Energiesysteme verfügbar sind. Aber was wissen wir über die Verfügbarkeit geeigneter Modelle? Ein Teil der Antwort besagt, dass es einige gute Tools mit hilfreichen Modellen gibt. Der andere Teil der Antwort ist, dass noch viele Modelle fehlen und die Qualität bestimmter bestehender Modelle verbesserungswürdig ist. In jedem Fall sind Kenntnisse über die rechnergestützte Modellbildung erneuerbarer Energiesysteme sehr wertvoll und zukunftsträchtig. Ingenieure und Wissenschaftler benötigen dieses Wissen, um informierte Entscheidungen über erneuerbare Energiesysteme der Gegenwart und der Zukunft zu treffen. Es ist genau dieses Wissen, das in vorliegendem Modul vermittelt wird.

Lehrinhalte

Ein besonders wichtiger Teil der Modellbildung betrifft die Analyse des dynamischen Verhaltens der Energiesysteme. In Computerprogrammen werden dazu die dynamischen Zustandsgleichungen mittels numerischer Integration in diskreter Form dargestellt. Verschiedene numerische Integrationsmethoden existieren, und diese haben unterschiedliche Eigenschaften und ergeben so unterschiedliche Lösungen. Für die fachlich richtige Anwendung von Simulationstools sind daher grundlegende Kenntnisse der Simulationsmethoden von höchster Bedeutung. Daher beginnt das Modul mit einer Einführung in diese Thematik. Es zeigt sich, dass die korrekte Anwendung erhebliche Auswirkungen auf die Qualität der Lösung hat. Dies wird besonders auch im Zusammenhang mit der Echtzeitsimulation zum Testen von Regeleinrichtungen diskutiert. Studierende erkennen die Bedeutung in dem sie in den Übungen selbst ein kleines eigenes Simulationsprogramm für elektrische Netze entwickeln. Besonders aufschlussreich ist die Modellbildung von Energieversorgungsnetzen mit sehr hohen Anteilen erneuerbarer Einspeisung von 60 %, 80 % oder sogar 100 %. Die vorhandenen leistungselektronischen Umrichter zur Wandlung von Gleichstrom in Wechselstrom können dann systemweit extrem schnell auf Fehler reagieren und regeln. Einige angestammte Simulationstechniken liefern bei solch hohen Durchdringungsraten erneuerbarer Energien falsche Ergebnisse. Im Modul wird gezeigt wie diese 100 % erneuerbaren Energiesysteme richtig simuliert werden. Ferner wird untersucht, neue Technologien wie Power-to-Heat in die Simulation einzubinden.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

Lehrveranstaltungen	Art	Nummer	Turnus	Sprache	SWS	ISIS	VVZ
Electric Energy Networks II - Modeling and Simulation of Transients	IV	0430 L 502	WiSe	Keine Angabe	4

ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Electric Energy Networks II - Modeling and Simulation of Transients (IV):

Aufwandbeschreibung	Multiplikator	Stunden	Gesamt
1 - Lecture time	15.0	2.0h	30.0h
2 - Lecture preparation	15.0	2.0h	30.0h
3 - Practice session time	15.0	2.0h	30.0h
4 - Conduction practice session and project	15.0	4.0h	60.0h
5 - Preparing for test	1.0	30.0h	30.0h
			180.0h(~6 LP)

Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Keine Angabe

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Keine Angabe

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Englisch

Prüfungselemente

Name	Punkte	Kategorie	Dauer/Umfang
(Deliverable assessment) Homework 1	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Homework 2	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Homework 3	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Homework 4	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Homework 5	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Homework 6	5	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Project report	20	schriftlich	Keine Angabe
(Deliverable assessment) Project presentation	10	mündlich	Keine Angabe
(Examination) Written test	40	schriftlich	Keine Angabe

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 2: Fak IV (2)«

Gesamtpunktzahl	1.0	1.3	1.7	2.0	2.3	2.7	3.0	3.3	3.7	4.0
100.0pt	95.0pt	90.0pt	85.0pt	80.0pt	75.0pt	70.0pt	65.0pt	60.0pt	55.0pt	50.0pt

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Wintersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 30.

Anmeldeformalitäten

Keine Angabe

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit: verfügbar

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit: verfügbar

Literatur

Empfohlene Literatur
Keine empfohlene Literatur angegeben

Zugeordnete Studiengänge

Semester:

Zeige auch ausgelaufene Studiengänge und StuPOs

Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

	Studiengang / StuPO	StuPOs	Verwendungen	Erste Verwendung	Letzte Verwendung
Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.

Studierende anderer Studiengänge können dieses Modul ohne Kapazitätsprüfung belegen.

Sonstiges

Keine Angabe