Forschungsgruppen

• Windenergieanlagen

Wie wandelt eigentlich eine Windenergieanlage Wind in Strom um und wie schnell sollte sich der Rotor drehen? Was passiert bei einem Sturm und wie sieht so eine Anlage von innen aus?

Um diese Fragen zu beantworten führen alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer Messungen an Generatoren und Windenergieanlagen durch, simulieren die magnetischen Kräfte in einem Generator, zerlegen einen Generator in seine Einzelteile und bauen einen Windenergieanlagen-Prüfstand auf. An diesem Prüfstand können dann die Einflüsse von Windgeschwindigkeit, Blattstellwinkel, Drehzahl, Leistung und einiges mehr untersucht werden. Am Ende wird mit dem aufgebauten Prüfstand elektrische Energie erzeugt und in das Stromnetz eingespeist.

• Photovoltaiksysteme

Wie wird aus Sonnenlicht Elektrizität erzeugt? Was passiert bei bewölktem Himmel? Wann liefert ein Panel die maximale Leistung? Lohnt sich das Ganze überhaupt?

Um diese Fragestellungen beantworten zu können werden zunächst Messungen an einzelnen Photovoltaikmodulen durchgeführt und die Leistungsparameter bestimmt. Es ergibt sich die Fragestellung, ob eine Nachführung zur Sonne sinnvoll ist. Um dieses zu untersuchen werden sogenannte Solartracker aufgebaut, eine Steuerungskarte gelötet und alles selbstständig montiert. Mit diesen Aufbauten, angetrieben durch Elektromotoren, können die Photovoltaikmodule kontinuierlich dem Sonnenlicht (oder alternativ einem Scheinwerfer) in seiner Bewegung folgen.

• Energieübertragung und Transformatoren

Wie kommt der Strom von der Nordsee in den Süden? Kann man Strom aus Afrika importieren? Was passiert, wenn die Übertragungsleitung zu lang ist?

Um zu verstehen wie Strom eigentlich über große Distanzen übertragen werden kann und welche Probleme hierbei auftreten werden verschiedene Versuche mit Übertragungsleitungen durchgeführt. Hierbei zeigt sich, warum für große Strecken Höchstspannungen sowie Hochspannungsgleichstromübertragungen (HGÜ) zwingend erforderlich sind. Zusätzlich wird ein Transformator wie er zum Umspannen beispielsweise im Kraftwerk eingesetzt wird selbst entworfen, gewickelt und zusammengesetzt. Anschließend werden Messungen an dem entworfenen Transformator durchgeführt um charakteristische Parameter zu bestimmen.

• Leistungselektronik

Warum braucht man Leistungselektronik, um den Strom in Form zu bringen? Wie entsteht aus regenerativen Energiequellen ein Stromnetz?

Kaum jemand kann sich etwas unter dem Begriff Leistungselektronik vorstellen. Doch die Leistungselektronik versteckt sich überall dort, wo große Ströme und Spannungen geschaltet und "in Form" gebracht werden müssen. Sei es bei Antrieben von Kreuzfahrtschiffen, Windenergieanlagen oder großen Photovoltaikanlagen. Ohne Leistungselektronik wäre ein Betrieb unmöglich. Um die Funktionen zu verstehen wird eine leistungselektronische Schaltung selber aufgebaut und gelötet. Ein kurzer Einstieg in die Programmierung von Mikrocontrollern zeigt die vielfältigen Einsatzmöglichkeiten mit anschließenden Messungen an der aufgebauten Schaltung.