Autor: Stefan Henninger

Netzdienliche Integration regenerativer Energiequellen über stromrichtergekoppelte Einspeisenetze mit integrierten Energiespeichern

Netzdienliche Integration regenerativer Energiequellen über stromrichtergekoppelte Einspeisenetze mit integrierten Energiespeichern von Henninger, Stefan
Klimaschutz- und Nachhaltigkeitsgründe erfordern eine Abkehr von fossilen Energieträgern und eine verstärkte Nutzung regenerativer Energiequellen. Doch trotz eines kontinuierlich steigenden Anteils der regenerativen Stromerzeugung liegt das Ziel einer CO2-neutralen, aber weiterhin sicheren und bezahlbaren Energieversorgung in Deutschland noch in weiter Ferne. Die bisherigen Ansätze sind nicht ausreichend, weshalb neue und netzdienliche Integrationsmethoden erforderlich sind. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde diese Problemstellung sowohl aus einer konzeptionellen als auch einer technischen Perspektive untersucht. Der konzeptionelle Ansatz beruht dabei auf der Beschreibung von Stromerzeugungsanlagen anhand von inhärenten Eigenschaften, die anschaulich in einem sog. Einspeisewürfel dargestellt werden. Basierend darauf wurde das Konzept eines Smart renewable Power Plant (SrPP) entwickelt: ein stromrichtergekoppeltes Einspeisenetz mit integrierten Energiespeichern. Die technischen Betrachtungen dieser Arbeit umfassen das Netzverhalten sowie das interne Verhalten des SrPP und damit insbesondere die Regelung und netzdienliche Betriebsweise von Stromrichtern. Hierzu wurde eine umfangreiche Übersicht über Stromrichterregelungen erstellt, welche anschließend an einem Versuchsaufbau implementiert und untersucht wurden. Neben der Vorstellung des SrPP als ganzheitliche Netzintegrationsmethode für regenerative Energiequellen trägt die vorliegende Arbeit somit auch dazu bei, die bisher oft noch getrennten Fachbereiche der elektrischen Energieversorgung und der Leistungselektronik, die in einer stromrichterdominierten, regenerativen Energieversorgung eng miteinander verknüpft sind, zusammenzuführen.
Aktualisiert: 2020-09-10
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Zeitbereichsimplementierung höherwertiger nichtreflektierender Randbedingungen für die Simulation instationärer Turbomaschinenströmungen

Zeitbereichsimplementierung höherwertiger nichtreflektierender Randbedingungen für die Simulation instationärer Turbomaschinenströmungen von Henninger, Stefan
Die vorliegende Arbeit zeigt die Implementierung von asymptotisch exakten nichtreflektierenden Randbedingungen für ein 3D-RANS-Verfahren zur zeitgenauen Berechnung der Strömung in Turbomaschinen. Die Randbedingungen basieren auf einer 2D-Modalanalyse der linearisierten Euler-Gleichungen. Die exakten Randbedingungen sind nichtlokal, da ihre Formulierung raum-zeitliche Fourier-/ Laplace-Transformationen beinhalten. Zeitlokalisierte Randbedingungen beliebiger Approximationsordnung werden erhalten, indem der Faltungskern aus Bessel-Funktionen der inversen Laplace-Transformation durch Summen aus Exponentialfunktionen angenähert wird. Im Frequenzraum entspricht dies einer Approximation des exakten Randbedingungskerns durch rationale Funktionen. Die Randbedingungen werden für eine Reihe von turbomaschinenspezifischen Testfällen aus dem Anwendungsbereich der Akustik und Aeroelastik validiert. Die implementierten nichtreflektierenden Randbedingungen höherer Ordnung verhindern künstliche Reflexionen an den Ein- und Austrittsrändern. Diese Randbedingungen erlauben daher die genaue Vorhersage instationärer Druckfluktuationen in der Turbomaschinenströmung als Grundlage für aeroelastische und aeroakustische Untersuchungen.
Aktualisiert: 2020-12-26
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