inf518 - Grundlagen der Energieinformatik (Vollständige Modulbeschreibung)

Diesem Modul können Sie gut folgen, wenn Sie Vorkenntnisse mitbringen in

• Grundkenntnisse in Lineare Algebra,
• Analysis,
• Grundlegende Programmierkenntnisse

Die Studierenden lernen an Beispielen, die Grenzen der eigenen Fachdisziplin in der Anwendung zu erkennen sowie Forschungsfragestellungen zu identifizieren und einzuordnen. Sie haben ein Grundverständnis für den Aufbau solcher Systeme und deren physikalisch/chemischen Eigenschaften. und können einfache Systemkomponenten modellieren.

Fachkompetenz
Die Studierenden:

• kennen die Grundlagen moderner Energiesysteme und Energiemärkte
• können Fragestellungen im Kontext von Energiesystemen und Energieforschung kritisch einordnen
• sind mit dem Aufbau ausgewählter energietechnischer Komponenten in Energiesystemen vertraut
• kennen die regelungstechnischen Herausforderungen und Komponenten in Energiesystemen und ihre elektrotechnischen Eigenschaften.
• kennen Ansätze zur experimentellen Identifikation energietechnischer Komponenten.

Methodenkompetenz
Die Studierenden:

• können Methoden der Informatik für Energiesysteme und Energieforschung anwenden
• können einfache dynamische Systeme in regelungsorientierter Form in Matlab/Simulink modellieren und simulieren
• erarbeiten sich selbstständig Wissen zu vorgegebenen Fragestellungen.

Sozialkompetenz
Die Studierenden: 

• diskutieren wertschätzend im interdisziplinären Kontext
• arbeiten kooperativ in Teams zur Lösung gestellter Aufgaben

Selbstkompetenz
Die Studierenden: 

• vertiefen ihre Kompetenz im Präsentieren selbst erarbeiteter Resultate

Im ersten Teil gibt das Modul einen Einblick über die unterschiedlichen Themenbereiche der Energieinformatik. Die Rolle der Informatik in diesem Bereich wird jeweils anhand eines Themenbereiches dargestellt und so die Verknüpfung energietechnischer und energiewirtschaftlicher Fragestellungen mit informatischen Basiskompetenzen dargestellt. Themen sind z.B.

• Energiemärkte
• Netzplanung & Betriebsführung
• Demand Side Management
• Virtuelle Kraftwerke

Der zweite Teil des Moduls geht vertieft auf die regelungsorientierte Modellbildung am Beispiel von Energiesystemen und -komponenten, unter Berücksichtigung ihrer physikalischen und elektrochemischen Eigenschaften ein. Betrachtete Systemkomponenten sind z.B. Batteriespeicher, Windenergieanlagen, Photovoltaikanlagen und Brennstoffzellen.

In Übungen werden nach einer Kurzeinführung in Matlab/Simulink eigene regelungsorientierte Modelle erstellt und experimentell anhand der Messung von Ruhespannungscharakteristiken von Batterien validiert. Deren Innenwiderstände sowie Lade-/Entladedynamik werden durch regelbare elektronische Lasten in Verbindung mit programmierbarer Rapid-Control-Prototyping- Hardware identifiziert.

• Hofmann, Lutz: Elektrische Energieversorgung 
  Band 1 & 2. Berlin, De Gruyter Oldenbourg, 2019, 
  DOI: 10.1515/9783110548532 / 10.1515/9783110548600
• V. Crastan: Elektrische Energieversorgung 2 (Energiewirtschaft und Klimaschutz, Elektrizitätswirtschaft und Liberalisierung, Kraftwerkstechnik und alternative Stromversorgung, chemische Energiespeicherung), 
  Springer Vieweg, 4. Auflage, 2016
• Weitere, aktuelle Literatur wird in der Vorlesung bekannt gegeben.

Semesterbegleitend

• Kurzreferaten,
• Übungsaufgaben,
• Kurzprüfung am Ende der VL-Zeit