Herausgegeben von: Technische Universität Wien Institut für Energiesysteme und Elektrische Antriebe AG Elektrische Anlagen Gußhausstraße 25/370-1 A-1040 Wien Telefon: 0043-1-588 01/370101 Telefax: 0043-1-588 01/370199 http://www.ea.tuwien.ac.at

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Vorwort

Liebe Freunde des Instituts für Energiesysteme und Elektrische Antriebe!

Wie in jedem Jahr möchten wir Ihnen auch in unserem Jahresbericht für das Jahr 2017 vorstellen, mit welchen Themen in Forschung und Lehre wir uns in dem vergangenen Jahr beschäftigt haben. Wir wollen auch die Gelegenheit nutzen, Ihnen ganz herzlich „Danke!“ zu sagen für Ihr Interesse an unserer Arbeit, aber insbesondere auch für Ihre Beiträge zu unserer Arbeit – als Alumni mit An-regungen aus der Welt außerhalb des Elfenbeinturms, als Partner in Projekten im Zweit- und Drittmittelbereich, als Erfahrungsträger mit Expertise, die uns weiterbringt oder eben als Freund der Forschung am Institut. Ebenfalls wie in jedem Jahr verbinden wir die Aussendung des Jahres-berichtes mit verspäteten besten Wünschen für das neue Jahr: Alles Gute und auf eine weiterhin interessante und erkenntnisreiche Zusammenarbeit!

Neu in unserem Projektportfolio ist das ERA-NET Smart Grids Plus-Projekt RestoreGrid4RES, in dem wir die Auswirkungen verteilter Anlagen zur Erzeugung elektrischer Energie auf Basis erneuerbarer Energieträger auf heutige und zukünftige Strategien zum Wiederaufbau des Verbundnetzes und zur Wiederversorgung der angeschlossenen Verbraucher untersuchen. In den im vergangenen Jahr ausgeschriebenen Forschungsförderprogrammen waren wir auch so erfolgreich, dass wir im laufenden Jahr weitere anspruchsvolle Forschungsprojekte zusammen mit unseren Projektpartnern starten werden. Seien Sie also schon gespannt auf den nächsten Jahresbericht.

Im vergangenen Jahr ist unser Lehrbeauftragter, Herr Univ.Lektor DI Dr.techn. Robert Schürhuber dem Ruf an die TU Graz gefolgt und dort seit Oktober 2017 Universitätsprofessor am Institut für Elektrische Anlagen und Netze. Herzlichen Glückwunsch und alles Gute, Robert!

Im Bereich der Lehre sind wir neben den Lehrveranstaltungen „Energieversorgung“ und der „Fachvertiefung Energiesysteme“ maßgeblich mit Pflicht- und Wahlveranstaltungen am Angebot des Mastercurriculums „Energie- und Automatisierungstechnik“ beteiligt und verzeichnen dabei einen weiterhin hohen Zuspruch, was sich auch in der wie in den vergangenen Jahren hohen Zahl an Diplomarbeiten zeigt, die bei uns am Institut angefertigt werden.

Auch für das noch junge Jahr haben wir uns viel vorgenommen und werden davon im nächsten Jahresbericht berichten. Zunächst wünsche ich Ihnen aber eine angenehme Lektüre dieses Jah-resberichtes.

Ihr

Wolfgang Gawlik

Wien im Jänner 2018

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Inhalt

Vorwort ................................................................................................................................... 3

Inhalt ....................................................................................................................................... 5

1 Personalverzeichnis ........................................................................................................... 6

2 Lehrbetrieb ....................................................................................................................... 9

2.1 Pflichtlehrveranstaltungen .......................................................................................... 9

2.2 Wahl-Pflichtveranstaltung (Vertiefungsfach zu Bakkalaureat) ....................................... 11

2.3 Wahllehrveranstaltungen .......................................................................................... 11

3 Diplomarbeiten ............................................................................................................... 13

4 Dissertationen ................................................................................................................. 15

5 Forschungs- und Entwicklungsarbeiten ............................................................................. 16

DeCAS ............................................................................................................................... 16

BatterieSTABIL .................................................................................................................... 17

Netzintegration von Elektrofahrzeugen ................................................................................ 19

Die RASSA-Initiative ............................................................................................................ 22

Untersuchungen zum Thema Schutz im Smart Grid Umfeld .................................................... 24

RestoreGrid4RES ................................................................................................................. 27

Symbiose-4-IuG ................................................................................................................... 30

Green Storage Grid ............................................................................................................. 33

6 Angebote zu Netzstudien ................................................................................................ 37

7 Veröffentlichungen und Vorträge .................................................................................... 42

7.1 Veröffentlichungen .................................................................................................. 42

7.2 Vorträge .................................................................................................................. 44

8 Mitwirkung in Fachgremien .............................................................................................. 45

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1 Personalverzeichnis

Tel: 0043-1-58801-DW

Vorstand Schrödl Manfred, Univ. Prof. Dr.techn. 370212 E-Mail: m.schroedl@tuwien.ac.at

Univ. Prof. Gawlik Wolfgang, Univ. Prof. Dr.-Ing. 370111 E-Mail: gawlik@ea.tuwien.ac.at

Sekretariat Gam Sabine 370101 E-Mail: sgam@ea.tuwien.ac.at

Universitätsassistent Ilo Albana, Ass.Prof. Dipl.-Ing. Dr.techn. 370114 E-Mail: ilo@ea.tuwien.ac.at

Lupandina Irina, Dipl.-Ing. 370124 E-Mail: lupandina@ea.tuwien.ac.at

Maier Christoph, Dipl.-Ing. 370142 E-Mail: maier@ea.tuwien.ac.at

Marchgraber Jürgen, Dipl.-Ing. 370129 E-Mail: marchgraber@ea.tuwien.ac.at

Rossa-Weber Gertrud, Dipl.-Ing. 370122 E-Mail: rossa-weber@ea.tuwien.ac.at

Stix Georg, Dipl.-Ing. (bis 28.2.)

Vetö Hans Peter, Dipl.-Ing. (FH) Dr.techn. 370120 E-Mail: vetoe@ea.tuwien.ac.at

Projektassistent Alacs Christian, Dipl.-Ing. 370126 E-Mail: alacs@ea.tuwien.ac.at

Fasthuber Dominik, Dipl.-Ing. 370112 E-Mail: fasthuber@ea.tuwien.ac.at

Gererstorfer Christian, Dipl.-Ing. 370136 E-Mail: gererstorfer@ea.tuwien.ac.at

Guo Yi, M.Sc. 370128 E-Mail: guo@ea.tuwien.ac.at

Heimberger Markus, Dipl.-Ing. Dr.techn. M.A. (bis 11.6.)

Kaufmann Thomas, Dipl.-Ing. Dr.techn. 370125 E-Mail: kaufmann@ea.tuwien.ac.at

Nemec-Begluk Sabina, Dipl.-Ing. 370135 E-Mail: begluk@ea.tuwien.ac.at

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Schirmer Christian, Dipl.-Ing. 370113 E-Mail: schirmer@ea.tuwien.ac.at

Schrammel Michael, Dipl.-Ing. 370116 E-Mail: schrammel@ea.tuwien.ac.at

Stukelj Simon, Dipl.-Ing. 370131 E-Mail: stukelj@ea.tuwien.ac.at

Torabi-Makhsos, Elmira Dipl.-Ing. 370134 E-Mail: torabi@ea.tuwien.ac.at

Winter Alexander, Dipl.-Ing. (bis 31.7.)

Zeilinger Franz, Dipl.-Ing. 370127 E-Mail: zeilinger@ea.tuwien.ac.at

allgem.Univ.Bed. Besau Franz 370146

Smolnik Karl (bis 30.6.)

Zugeteilt dem Institut: Brauner Günther, em.Univ.Prof. Dr.-Ing. 370110 E-Mail: brauner@ea.tuwien.ac.at

Hadrian Wolfgang, Ao.Univ.Prof.i.R. DI Dr.techn. 370115 E-Mail: hadrian@ea.tuwien.ac.at

Müller Herbert, Ao.Univ.Prof.i.R. DI Dr.techn. 370119 E-Mail: mueller@ea.tuwien.ac.at

Theil Gerhard, Ao.Univ.Prof.i.R. DI Dr.techn. 370117 E-Mail: theil@ea.tuwien.ac.at

Lehrauftrag am Institut: Diendorfer Gerhard, Univ.Lektor DI Dr.techn.

Irsigler Manfred, Univ.Lektor Hofrat Dipl.-Ing.

Schürhuber Robert, Univ.Lektor DI Dr.techn.

Wurm Manfred, Univ.Lektor DI Dr.techn.

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2 Lehrbetrieb

Im Folgenden eine Übersicht über die von unserer Arbeitsgruppe angebotenen und betreuten Lehrveranstaltungen im vergangenen Studienjahr:

2.1 Pflichtlehrveranstaltungen

Energieversorgung Gawlik 2 VO Es werden die Grundlagen der Energiesystemtechnik vermittelt, die zur prinzipiellen Berechnung und Auslegung von Energiesystemen und zur Beurteilung der Anforderungen an die Versor-gungsqualität erforderlich sind. Inhalt: Anforderungen an die Energieversorgung: zuverlässig, sicher und preiswert. Struktur der Energiesysteme: Energieumwandlung, Übertragung und Vertei-lung. Grundlagen der Berechnung und Simulation von Energiesystemen. Energie Management: Lastprognose, Primär- und Sekundärregelung, Bilanzgruppen und Ausgleichsenergie. Anforderun-gen an die Energieversorgung in öffentlichen, industriellen und Gebäudenetzen aus der Sicht der Verbraucher. Kraftwerke Gawlik 2 VO Die Vorlesung soll die Grundlagen zum Verständnis der Energiewandlung in Kraftwerken, insbe-sondere thermischen Kraftwerken und den entsprechenden verfahrens- und prozesstechnischen Anforderungen vermitteln. Inhalt: Grundlagen der Thermodynamik, thermodynamische Kreispro-zesse, Gasturbinenkraftwerke, Dampfturbinenkraftwerke, Maßnahmen zur Steigerung des Wir-kungsgrades, Kombiprozesse, Emissionen und Umweltschutz, Kraftwerkseigenbedarf, Schutz von elektrischen Maschinen und Kraftwerken. Energieübertragung und Hochspannungstechnik Gawlik/Brauner 3 VO Die Lehrveranstaltung vermittelt die Grundlagen zum Verständnis des Systems der elektrischen Energieübertragung und -verteilung sowie der dafür notwendigen Technologien, insbesondere der Hochspannungstechnik. Inhalt: Energieübertragung und -verteilung, Hochspannungs-Wechselstrom- und Hochspannungs-Gleichstromsysteme, Sternpunktbehandlung, Schaltanlagen, Netzschutz und Netzleittechnik, Hochspannungstechnik. Elektromagnetische Verträglichkeit Hadrian 1 VO Grundlegende Übersicht über die Bedeutung der Elektromagnetischen Verträglichkeit in der Ener-gietechnik. Inhalt: Elektromagnetische Verträglichkeit in der elektrischen Energietechnik, Beispiele, elektromagnetische Felder von Freileitungen, Kabel, Transformatoren, elektrischen Bahnen, Elekt-rostatische Entladung, Raum- und Kabelschirmung, Erdströme Seminar Energieversorgung Gawlik, Vetö, 3 SE Gererstorfer, Marchgraber Erwerben eines tieferen Verständnisses über die Stoffgebiete der Lehrveranstaltungen "Energie-übertragung und Hochspannungstechnik" und "Kraftwerke" und "Energieversorgung, Vertiefung" sowie Praxis bei der Anwendung von Netzberechnungssoftware. Inhalt: Durchführung von Last-fluss- und Kurzschlussanalysen, sowie Stabilitätsanalysen mittels vorhandener Netzberechnungs-software. Präsentation von Resultaten.

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Energieversorgung, Vertiefung Gawlik, Müller, Vetö, 3 VU Marchgraber, Fasthuber Vertiefung und Ergänzung des Stoffgebietes der Pflichtlehrveranstaltungen "Energieübertragung und Hochspannungstechnik" und "Kraftwerke". Übung der Berechnung von Energiesystemen, Lösung einfacher Aufgabenstellungen zur Vertiefung des Verständnisses. Inhalt: Wirtschaftlichkeit von Kraftwerken (Planung), Wirtschaftlicher Kraftwerkseinsatz, Lastflussrechnung, Zuverlässigkeit von Kraftwerken und Netzen, statische und transiente Stabilität, Wasserkraftwerke, Elektromobili-tät, Thermodynamische Grundlagen. Labor Energieversorgung Gererstorfer, Maier, 2 UE Vetö, Stix Vertiefung des Stoffes der Pflichtvorlesungen "Energieübertragung und Hochspannungstechnik" und "Kraftwerke": Anhand von Laborübungseinheiten Verstehen, Analysieren und Handhaben von Problemstellungen in elektrischen Energienetzen und aus der Hochspannungstechnik. Inhalt: Erdschluss in Drehstromnetzen, Messungen an Schutzeinrichtungen elektrischer Maschinen und Anlagen, Schutzmaßnahmen gegen gefährliche Körperströme, Netzrückwirkungen, Prüfung der dielektrischen Festigkeit eines Freiluft-Trennschalters mit hoher Wechselspannung und Stoßspan-nung, Messung und praktische Prüfung von Anlagenteilen mit voller und abgeschnittener Stoß-spannung, experimenteller Nachweis des Paschengesetzes, Untersuchung von Hochspannungs-phänomenen bei niedrigen Gasdrücken. Labor Smart Grids Gawlik, Rossa-Weber, 2 UE Stukelj, Winter Vertieftes Verständnis von Technologien, die im Smart Grid zum Einsatz kommen, durch Labor-übungen. Inhalt: Selbständiges Durchführen von Laborübungen (Smart Metering, Photovoltaik, ...) Smart Grids Vertiefung Ilo 3 VU Vertiefung der Themen aus der Lehrveranstaltung "Smart Grids" Inhalt: Smart Grid Konzepte und Umsetzungen, Modellierung und Simulation von Smart Grids Seminar Smart Grids Ilo 3 SE Verständnis von aktuellen Smart Grid-Themen. Inhalt: Mehrere Themen aus dem Smart-Grid-Bereich werden in diesem Kurs untersucht mit dem Schwerpunkt auf: Betriebsherausforderungen im Übertragungsnetz, Integration von dezentraler Erzeugung in Mittelspannungsnetz, Integration von dezentraler Erzeugung in Niederspannungsnetz, Virtuelle Kraftwerke, Microgrids, Lastverhal-ten, statischen Eigenschaften, Schutz Regenerative Energiesysteme Gawlik, Haas, Ertl, Wolbank 2 VU Einführung in die physikalischen und technischen Grundlagen und wirtschaftliche Aspekte von erneuerbaren Energiesystemen einschließlich der hierzu nötigen Systemkomponenten. Inhalt: Überblick über regenerative Energiewandlung, Photovoltaik, Windkraftnutzung, Solarthermie, weitere regenerative Energiewandlung, Speichertechnologien, Wirtschaftlichkeit und Marktaspek-te.

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2.2 Wahl-Pflichtveranstaltung (Vertiefungsfach zu Bakkalaureat)

Fachvertiefung Energiesysteme Gawlik, Rossa-Weber, Maier, 4 VU Lupandina, Vetö, Haas, Fleischhacker Vertiefende Einsichten in ausgewählte Teilaspekte der elektrischen Energieversorgung und Ener-giewirtschaft. Modellierung von Energiesystemen, Lösung einfacher Aufgaben im Bereich Elektri-sche Anlagen und Energiewirtschaft. Einführung in die Arbeit mit MATLAB.

2.3 Wahllehrveranstaltungen

Blitzschutz und Blitzphysik Hadrian, Diendorfer 1,5 VO Blitze und die mit ihnen verknüpften transienten Felder (engl. LEMP Lightning Electro Magnetic Puls) führen zu starken elektromagnetischen Beeinflussungen am Einschlagsort und über den LEMP auch in der näheren Umgebung. Damit der Blitzschutz zweckmäßig aufgebaut werden kann, müssen die wesentlichen Eigenschaften der Blitze bekannt sein. - Gewitterentstehung, Blitzphysik, - Blitzparameter und ihre Bedeutung - äußerer Blitzschutz - innerer Blitzschutz - Vorschriftenwesen - praktische Beispiele Grundlagen der elektrischen Bahnen Irsigler 1,5 VO Entwicklungstendenzen des Eisenbahnbetriebes, Aufgabenstellung der elektrischen Traktion, Betriebs-, Strom- und Stromversorgungssysteme, Energiebedarf und Energiewirtschaft elektrischer Bahnen, Dimensionierung der Bahnstromerzeugungs- und -verteilungsanlagen, Systemvergleiche und Grenzleistungsprobleme, Gestaltung der Stromversorgungsanlagen, elektrische Triebfahrzeu-ge, Betrieb elektrischer Bahnen unter besonderer Berücksichtigung des technischen Arbeitsschut-zes, Kostenstruktur im elektrischen Bahnbetrieb. Rechnermethoden in der elektrischen Müller 1,5 VO Energieversorgung "Systemtechnik" (Einleitung). Grundlegende Gebiete aus der Mathematik: Numerische Mathematik, Extremwertaufgaben (Optimierung), Statistik, Graphentheorie. Systemanalyse: Lastfluss-, Kurz-schluss-, Stabilitätsberechnung, Zuverlässigkeitsanalyse, Prognose. Einsatz der Verfahren in Be-triebsführung und Planung (Hierarchiestufen und systemtechnische Strukturen), Betriebsführung (Protokollierung, Steuer- und Regelaufgaben, State Estimation, Sicherheitsüberwachung, wirt-schaftliche Lastverteilung und Fahrplanerstellung), Planung und Unternehmensführung. Daten-banken, Rechnersysteme, Mensch-Maschine(Rechner)-Kommunikation. Ausgew. systemtechnische Methoden Müller 1,5 VO der elektrischen Energieversorgung Kurz- bis mittelfristige Lastprognosen zur Betriebsplanung (Methoden: Zeitreihenanalyse, multiple Regression, Mustererkennung, Neuronale Netze). Höherwertige Betriebsführungs- und –planungs-aufgaben, insbesondere: Netzsicherheitsüberwachung und eventuell Zustandskorrektur (Algo-rithmen: verschiedene, auch rasche/genäherte, numerische Lösungsverfahren für linea-re/nichtlineare und auch überbestimmte Gleichungssysteme); Kraftwerkseinsatzoptimierung und wirtschaftliche Lastaufteilung inkl. Optimallastfluss (Methoden: verschiedene Verfahren der linea-ren und nichtlinearen Optimierung unter Nebenbedingungen, stochastische Optimierung mit Sze-nariotechnik und Entscheidung unter Unsicherheit)

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Netzsimulation mit NEPLAN® Vetö 2 VU Umgang mit NEPLAN und Durchführung von Netzsimulationen im Rahmen von Projekten. Allge-meine Einführung über die verfügbaren Berechnungsmodule sowie den grafischen Netzaufbau, Lastflussberechnung mit Last- und Einspeiseprofilen, Ausfallrechnung und Überprüfung auf n-1 sowie n-2 Sicherheit, vereinfachte, sowie detaillierte Zuverlässigkeitsberechnung mit unterschied-lichen Schaltanlagenkonzepten werden an Hand von realen Problemstellungen in der Praxis, so-wie einer abschließenden Projektarbeit erarbeitet. Theorie und Praxis von Netzleitstellen für Stromnetze Ilo 3 VU Netzleistellen mit ihren Anwendungen bilden einen wesentlichen Bestandteil bei der Realisierung des Smart-Grid. Die Behandlung der Hauptanwendungen und Einsatzgebiete von Netzleitstellen wird den Studenten helfen, einfach und erfolgreich das Thema Smart Grid in der Praxis zu behan-deln. Inhalt: Allgemeine Beschreibung der in den Netzleitstellen vorhandenen Haupt-Applikationen und deren theoretischen Algorithmen sind vorgesehen. Der theoretische Teil wird mit Demonstrationen und Übungen auf einem Netzleitstellen-System begleitet. Schutztechnik in elektrischen Netzen Wurm 2 VO Die Studierenden erwerben vertiefende Kenntnisse im Bereich der Schutztechnik in elektrischen Netzen. Sie verstehen die Anforderungen an die Schutztechnik, die Technologien zur Erfüllung der Anforderungen und können Störungen und Fehler in elektrischen Netzen mittels Schutzkon-zepten behandeln. Inhalt: Fehler und Störungen, Ströme und Spannungen bei Isolationsfehlern im Hochspannungsnetz, Grundlagen der Schutztechnik, Messverfahren der Selektivschutztechnik, Schutztechnik elektrischer Anlagen und Betriebsmittel, selektive Erdschlusserfassung, Doppelerd-schluss-Erfassung, Messwandler, Störschreibung Fehlerberechnung in Drehstromnetzen Schürhuber 2 VO Die Teilnehmer können Fehler in elektrischen Netzen berechnen und interpretieren. Sie kennen die Normenlage und die für die Komponentenauslegung entscheidenden Parameter der Be-triebsmittel. Inhalt: Fehlerbeschreibung in symmetrischen Komponenten, Fehlerrechnung mit Hilfe des Überlagerungsverfahrens und des Fehlermatrizenverfahrens, Komponentendarstellung und Fehlerberechnung gemäß IEC Norm, Übersicht über Fehlerberechnung gemäß ANSI Standard, Kurzschlussrechnung in DC- Netzen, Grundideen der Normen zur mechanischen Auswirkung von Kurzschlussströmen, Begrenzung von Kurzschlussströmen, Spezialthemen: Kurzschlussströme bei umrichterbasierten Anlagen, die Problematik des Gleichstromanteils beim Schalten, generatornahe Kurzschlüsse, … Schalten in Drehstromsystemen Schürhuber 2 VO Die Teilnehmer kennen die physikalischen Grundlagen des Schaltens in Drehstromsystemen (Schaltlichtbogen, wiederkehrende Spannung) und sind mit der Funktionsweise und den Eigen-schaften aktueller Schaltertypen vertraut. Sie können die unterschiedlichen Belastungen bei unter-schiedlichen Anwendungen einschätzen und damit einen passenden Schaltertyp auswählen. In-halt:

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3 Diplomarbeiten

Folgende Diplomarbeiten wurden im Jahr 2017 erfolgreich abgeschlossen:

C. Alács: "Bereitstellung von schneller Regelleistung und Momentanreserve durch Batteriespeicher" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, J. Marchgraber D. Czeschka: "Spannungshaltung in Niederspannungsnetzen: Strangregler versus Batteriespeicher" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, J. Marchgraber W. Hofbauer: " Thermische Modellierung von Leistungstransformatoren zur Integration in ein dy-namisches Verfügbarkeitsmanagement - Evaluierung von Konzepten" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, H.-P. Vetö S. Knieling: "Definition, Spezifikation und Analyse stressrelevanter Testfälle für Kraftwerkssystem-technik" Betreuer/in(nen): W. Gawlik K. Kosovinc: "Analysis of anti-islanding protection methods for inverter connected DER" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, D. Fasthuber A. Palkhouskaya: "Gleichzeitigkeit von Ladevorgängen bei zukünftigen Durchdringungen von Elektrofahrzeugen und hohen Ladeleistungen" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, D. Fasthuber M. Schrammel: " Einfluss von dynamischen Komponentenkennwerten auf die Zuverlässigkeitsana-lyse von elektrischen Netzen" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, H.-P. Vetö D. Schultis: "Volt/var behaviour of low voltage Grid-Link in European grid type" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, A. Ilo B. Schuster: "Flexible Trennstellen in Niederspannungsnetzen" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, F. Zeilinger P. Springer: " Entwicklung eines stochastischen Mobilitätsdaten- Generators für Elektrofahrzeuge mit Unterscheidung soziodemographischer Merkmale" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, D. Fasthuber A. Suritsch: "Analysis and Comparison of Grid Codes by using an Example of an Onshore-Wind Park" Betreuer/in(nen): W. Gawlik M. Trnovec: "Simulation einer Synchronmaschine mit Vollumrichter in SIMSEN" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, Ch. Maier

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K. ‚Wimmleitner: " Optimale Abstimmung divergierender Betriebsmodi von Batteriespeichersyste-men in urbanen Netzen" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, J. Marchgraber M. Wögerer: "Temperaturabhängige Modellierung von Traktionsbatterien für Fahrzeuge mit Lithium-Ionen-Technologie" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, D. Fasthuber M. Zinggl: "Entwicklung von Lastprognosemodellen für rein elektrisch betriebene Fahrzeuge" Betreuer/in(nen): W. Gawlik, M. Litzlbauer

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4 Dissertationen

Folgende Dissertationen wurden im Jahr 2017 abgeschlossen:

I. Ahmad: "Multi-Agent System Based Control of Distributed Energy Resources" Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): W. Gawlik, P. Palensky J. Kazmi: "Co-Simulation based Smart Grid Communication Infrastructure Analysis“ Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): P. Palensky, W. Gawlik A. Latif: "Optimal Resource for Improved Voltage Regulation in Distribution Networks with High Distributed Generation Penetration" Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): P. Palensky, W. Gawlik, M. Murnane L. Ruppert: "Pumped-Storage Implementation in Order to Balance Volatile Renewable Energy Generation" Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): C. Bauer, W. Gawlik, R. Willinger M. Shahzad: „Power System Planning with Multiple Distributed Generators" Betreuer/in(nen), Begutachter/in(nen): W. Gawlik, P. Palensky, M. Gibescu

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5 Forschungs- und Entwicklungsarbeiten

DeCAS

Projekttitel: Demonstration von koordinierten Systemdienstleistungen für verschiedene Span-nungsebenen und die Integration in Zukunftsmärkte (DeCas)

Kontakt: • Albana Ilo ilo@ea.tuwien.ac.at

Auftraggeber: FFG

Partner: • AIT (Austrian Institute of Technology) • Salzburg Netz GmbH • Siemens AG Österreich

Laufzeit: 01.04.2016 – 31.01.2019

DeCAS zielt sowohl auf die Erforschung und Analyse von Systemdienstleistungen wie Demand Response und die Koordination individueller Blindleistungsregelungskonzepte über traditionelle Grenzen von der Hoch-, Mittel- und Niederspannung ab, als auch auf deren Marktintegration. Dies beinhaltet auch die Integration von dafür notwendigen Monitoring und Regelungen in Prozess-leitsysteme. Die Arbeit basiert auf drei involvierten nationalen Demonstrationsprojekten (innovati-on cells - ICs).

Das Ergebnis ist eine Orchestrierung des Elektrizitätssystems mittels hierarchischer und integrierter Netzregelung unter Berücksichtigung der Marktintegration von Flexibilität und der Einbindung der Stakeholder mit dem Fokus auf Prosumer und Netzbetreiber.

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BatterieSTABIL

Kontakt: • Jürgen Marchgraber marchgraber@ea.tuwien.ac.at

• Christian Alács alacs@ea.tuwien.ac.at

Auftraggeber: FFG (Energieforschung 2015)

Partner: • NNÖ (Netz Niederösterreich GmbH) • AIT (Austrian Institute of Technology)

Laufzeit: September 2016 bis März 2019

Motivation und zentrale Fragestellung

Systemdienstleistungen sind essenzielle Bestandteile einer zuverlässigen, sicheren und stabilen

Stromversorgung. Die Systemdienstleistungsprodukte wurden bisher maßgeblich aus fossilen

Kraftwerken, Pumpspeicherkraftwerken und angepasster Nutzung von Betriebsmitteln bereitge-

stellt. Energiespeicher spielen heute und in Zukunft eine tragende Rolle bei der Bereitstellung von

Systemdienstleistungen besonders unter Berücksichtigung des zunehmenden Rückgangs der Ka-

pazitätsanteile konventioneller (Groß-) Kraftwerke. Die laufenden Einnahmen durch die Bereitstel-

lung einzelner Netzdienstleistungen (z.B. Primärregelung) sind unter Umständen jedoch nicht aus-

reichend, um die Kosten eines Energiespeichers (z.B. Batterie) zu decken und Rentabilität zu errei-

chen. Deshalb wird die Bereitstellung mehrerer Netzdienstleistungen gleichzeitig bzw. der multi-

modale Betrieb von Batteriespeichern für verschiedene Stakeholder in der Energieversorgungsket-

te als ein netztechnisch höchst nutzbringendes und auch wirtschaftlich sinnvolles Konzept ange-

sehen. Als multimodaler Betrieb wird hier der Betrieb eines Batteriespeichers für die Erbringung

verschiedener Netzdienstleistungen definiert, die auch kombiniert abgerufen werden können. Das

vorliegende Forschungsvorhaben baut genau auf diesen Aspekten auf. Ziel im Projekt ist es, zu

demonstrieren, wie zusätzlich zur Möglichkeit der Bereitstellung von etablierten Systemdienstleis-

tungen (Primärregelleistung (Frequency Containment Reserve) ggf. im Pool mit anderen Anlagen,

Spannungshaltung und Versorgungswiederaufbau) das Potential des Batteriespeichers im multi-

modalen Betrieb durch Erbringung weiterer Systemdienstleistungen zur Systemstabilisierung (z.B.

virtuelle Schwungmasse, dynamische Blindleistungskompensation und Spannungsregelung sowie

symmetrierendes Verhalten) ausgeschöpft werden kann.

Insbesondere wird das Zusammenspiel der einzelnen Regelstrategien zur Realisierung dieser Ein-

satzstrategien untersucht, um einen zukünftigen universellen Speichereinsatz zu ermöglichen.

Somit kann auf die steigenden Herausforderungen des Netzbetriebes durch dezentrale und er-

neuerbare Erzeugung und der einhergehenden Verdrängung konventioneller zentraler Kraftwerke

reagiert werden. Weiters wird die Fähigkeit zum Schwarzstart und für den Inselbetrieb unter Ein-

bindung regenerativer Energieerzeugung untersucht. Die oben definierten Anwendungsmodi

werden aufbauend auf grundsätzlichen theoretischen Betrachtungen in Offline-Simulationen un-

tersucht, in übergreifenden Labor- sowie Feldtests validiert und letztendlich im Rahmen des Dau-

erbetriebs testweise praktisch umgesetzt. Parallel zu den technischen Untersuchungen werden die

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wirtschaftliche Bewertung der erbrachten kombinierten Netzdienstleistungen und daraus abgelei-

tete notwendige regulatorische Rahmenbedingungen im Projekt betrachtet, und schließlich ska-

lierbare und zukunftsfähige Lösungswege daraus abgeleitet.

Als Ergebnis wird aufgezeigt, wie Batteriespeichersysteme neben Systemdienstleistungen auch Beiträge zur Systemstabilisierung in Netzen mit hohem Anteil an erneuerbarer Energieeinspeisung technisch und wirtschaftlich sinnvoll erbringen können.

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Netzintegration von Elektrofahrzeugen

Kontakt: • Dominik Fasthuber dominik.fasthuber@tuwien.ac.at

Seit 2007 setzten sich Wissenschaftler des Instituts für Energiesysteme und Elektrische Antriebe intensiv mit der Netzintegration von Elektrofahrzeugen auseinander. Dabei wird das Thema „Sys-tematische Einbindung von Elektromobilität in das elektrische Energiesystem“ im Rahmen von nationalen und internationalen Projekten erarbeitet (siehe Abbildung 1).

Abbildung 1: Übersicht der beteiligten Forschungsprojekte des Instituts seit 2007

Forschungsschwerpunkte im Bereich „Netzintegration von Elektrofahrzeugen“:

• Erstellung von Ladeprofilen • Konzeptionierung von Ladesteuerung • Analyse von Netzauswirkungen • Planung zukünftiger Ladeinfrastrukturen • Energiebereitstellung durch erneuerbaren Quellen • Betrachtung von Flotten und MIV in der E-Mobilität

Einen Großteil der 2017 geleisteten Forschungsarbeit wurde in den Projekten „eTaxi Wien“ und „E-Busse im Linienbetrieb“ getätigt.

„eTaxi Wien“ (laufend)

Im Rahmen des Sondierungsprojektes „E-Taxi für Wien“ (Konzeptphase, 03/2014 – 10/2014) wurde die konkrete Umsetzung vorbereitet, um E-Taxis zeitnah auf die Straßen Wiens bringen zu können. Es wurden bislang offene rechtliche, organisatorische, technische und wirtschaftliche Fragen bereits in enger Abstimmung mit den relevanten AkteurInnen für eine mögliche Umsetzung geklärt.

Besonderer Wert wurde im Rahmen der Konzepterstellung von Beginn an auf die Entwicklung langfristig tragfähiger Geschäftsmodelle für alle Akteure, sowohl für Taxi-Unternehmen als auch Ladestellenbetreiber, gelegt. Ziel des gesamten Projektes ist, eine nachhaltige Realisierung - auch über einen potentiellen Projektzeitraum hinaus - sicherzustellen.

Mit der Förderzusage des Umsetzungsprojektes „eTaxi Wien“ (Demonstrationsphase, 03/2015 – 03/2018) konnte mit den Vorbereitungen des Echtbetriebs (Start 03/2016) begonnen werden.

Die wesentlichen Ziele des E-Taxi-Betriebs in Wien zielen darauf ab, dass

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• rein elektrisch motorisierte Fahrzeuge zum Einsatz kommen, um den maximalen Projekt- und Umweltnutzen zu erreichen;

• zum Start des Umsetzungsprojektes mindestens 80 rein elektrische Taxi-Fahrzeuge (entspricht etwa 120 E-Taxi-Schichten oder 1-2 % aller Taxis in Wien) in Betrieb gehen, um eine kritische Masse für einen kundInnenorientierten Betrieb zu gewährleisten;

• Training und Begleitung der Taxi-LenkerInnen zur optimalen Umsetzung angeboten wird;

• die Unterstützung durch Taxi-Funkzentralen den E-Taxi-Betrieb vorhanden und eine direkte Bestellung eines „eTaxis“ möglich ist;

• Kampagnen zur Steigerung der Bekanntheit durchgeführt werden, um eine höhere Nachfrage nach E-Taxi-Fahrten zu generieren;

• 10 Schnellladestellen an speziellen Taxi-Ladestandorten – vorrangig im halböffentlichen Raum – installiert werden;

Nach etwa 12 Monaten E-Taxibetrieb im Demonstrationsprojekt wird der Erfolg des E-Taxibetriebs evaluiert. Bei entsprechend positiven Ergebnissen ist die - ebenfalls geförderte - Ausweitung des E-Taxibetriebs auf 150 bis 250 E-Taxifahrzeuge sowie auf 20 Ladepunkte an 10 E-Taxi-Ladeorten ab 2018 als Rolloutphase geplant. Die u.a. von der TU Wien durchzuführende wissenschaftliche Begleitforschung beinhaltet folgende Hauptziele:

• Definition von Bewertungskriterien und Erhebung von Akzeptanz sowie Usability des eTaxi-Systems

• Erfassung des geänderten Mobilitätsverhaltens, des Energiebedarfs und der CO2-Reduktion

• Analyse des Ladeverhaltens und der Netzauswirkungen sowie optimierte Standortbewertung und -planung

Diese Projekte werden aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „E-Mobilität für alle: Urbane Elektromobilität“ durchgeführt.

„E-Busse im Linienbetrieb (abgeschlossen)“

Projektziel der vorliegenden Studie war, einen Überblick über die aktuelle Marktsituation zum Ein-satz von E-Bussen im Linienverkehr national und international zu erhalten. Dabei sollte die aktuelle Verbreitung von E-Bussen dargestellt werden, als auch die voraussichtliche Entwicklung in den nächsten 5 Jahren.

Die Studie wurde dazu in 3 Teile gegliedert.

• Der erste Teil umfasste die Technologie der Fahrzeuge und der zum Einsatz notwendigen Infrastruktur.

• Der zweite Teil beschäftigte sich mit den Rahmenbedingungen für den Einsatz von E-Bussen und den Besonderheiten bei der (Umlauf-)Planung eines E-Busbetriebes. Dafür wurden Einsatzszenarien definiert um räumliche Spezifika besser abbilden zu können, und zwar:

o Stadtbus: Citybuslinien in der Stadt Baden

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o Regionallinie: Linie 364 Mödling-Hinterbrühl-Sittendorf–Gruberau / Linie 365 Mödling-Hinterbrühl-Gaaden-Heiligenkreuz–Alland und Linie 221 Flughafen Wien-Gramatneusiedl-Moosbrunn-Münchendorf Expresslinie: Wieselbus–Linie H: Wr. Neustadt – St. Pölten

• Der dritte Teil befasste sich mit der Begleitung des Pilotprojektes in Wr. Neustadt.

Methodische Vorgangsweise

Um eine gute Basis für zukünftige Ausschreibungen im ÖV-Bereich zu schaffen, wurden Informationen in verschiedenen Bereichen und auf unterschiedliche Art und Weise gesammelt und aufbereitet.

Zum einen wurde eine umfangreiche Recherche bezüglich Elektrobusse durchgeführt. Zum anderen galt es, parallel zu den gesammelten Informationen zu den Elektrobussen,

auch Informationsmaterial bezüglich der notwendigen Lade-Infrastruktur aufzubereiten. Ergänzend dazu erfolgte auch eine Aufbereitung bestehender Praxisbeispiele im In- und

Ausland. ExpertInnen-Interviews bzw. die Einbindung von Personen, die sich in der Vergangenheit

schon intensiv mit der Thematik beschäftigt haben (wie zum Beispiel VertreterInnen der Verkehrsverbünde Vorarlberg und Tirol), bildeten ebenfalls eine wichtige Informationsquelle.

Um genaue Daten betreffend der Fahrprofile der ausgewählten Buslinien zu erhalten, wurde bei allen ausgewählten Linien ein GPS-Tracking durchgeführt.

Und abschließend wurde der Pilotbetrieb in Wr. Neustadt (Einsatz eines E-Busses im Innenstadtbereich) genutzt, um die Akzeptanz der NutzerInnen zu erfragen.

Abbildung 2: Themenblöcke (Quelle: HERRY Consult)

Sämtliche Erkenntnisse konnten aufgrund einer Auftragsstudie des Amtes der Niederösterreichischen Landesregierung (Abteilung Gesamtverkehrsangelegenheiten; Gruppe Raumordnung, Umwelt und Verkehr) gewonnen werden.

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Die RASSA-Initiative

Kontakt: • Dominik Fasthuber dominik.fasthuber@tuwien.ac.at

RASSA steht für “Reference Architecture for Secure Smart Grids in Austria”.

Stromnetze stehen derzeit vor einem in-tensiven Wandel. Im Zuge der massiven Anstrengungen, den Anteil erneuerbarer Energieträger zu erhöhen, haben sich in den letzten Jahren innovative Smart-Grid-Technologien für die Systemintegration dezentraler, volatiler Erzeugung entwickelt.

Die mit der Einführung von Smart-Grid-Technologien einhergehende informationstechnische Ver-netzung von bisher isolierten Betriebsmitteln und Anlagen vor allem auf der Verteilnetzebene führt zu Herausforderungen für das Systemdesign im Sinne der Interoperabilität eines funktionie-renden Gesamtsystems und der Sicherheit im Sinne hoher Versorgungssicherheit. In der Techno-logieplattform Smart Grids Austria wurde zur Entwicklung einer Referenzarchitektur für sichere Smart Grids in Österreich die RASSA-Initiative ins Leben gerufen. Das Ziel ist eine Referenzarchi-tektur zu erarbeiten und zwischen den Akteuren abzustimmen. Dabei gliedert sich die Initiative vorerst in zwei laufende Teilprojekte: RASSA-Prozess (Stakeholderprozess) und RASSA-Architektur (Entwicklung der Referenzarchitektur):

RASSA-Prozess:

Das Projekt RASSA-Prozess bearbeitet die umfassende Konzeption eines Prozesses zur Entwicklung einer abgestimmten SmartGrids Referenzarchitektur für Österreich unter Einbeziehung aller rele-vanten Akteure. Die Referenzarchitektur dient als „Blaupause“ für weitere Smart-Grid-Lösungen. Indem die Prinzipien dieser Referenzarchitektur übernommen werden, ist es auf einfache und harmonisierte Weise möglich, sichere und interoperable Smart Grids umzusetzen. Ausgehend von den technisch-wissenschaftlichen Grundlagen einer Referenzarchitektur (technische Anforderun-gen, Stand der Technik) wird ein Prozess erarbeitet, der die Anforderungen aller relevanter Akteu-re vom Infrastrukturbetreiber, Industrie bis zu Bedarfsträgern zielgruppenspezifisch abholt und die notwendige Abstimmung und Vermittlung hin zu einer national akzeptierten und international ausgerichteten Referenzarchitektur erfüllt.

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Dieses Projekt wird aus Mitteln des bmvit gefördert und im Rahmen des Programms „Stadt der Zukunft 1. Ausschreibung“ durchgeführt.

RASSA-Architektur:

Ziel des Vorhabens RASSA-Architektur ist es, eine einheitliche Referenzarchitektur für sichere Smart Grids in Österreich zu entwickeln. Das Projekt setzt auf existierende Standards und Konzepte wie z.B. das von CEN-CENELEC-ETSI im Rahmen des EU-Mandates M/490 entwickelte Smart Grid Architecture Model (SGAM) auf, und spezifiziert in enger Abstimmung mit allen relevanten Akteu-ren eine Referenzarchitektur, die als Vorlage für konkrete Smart-Grid-Implementierungen dient. Indem die Vorgaben der Referenzarchitektur übernommen werden, können auf einfache und konsistente Weise sichere, interoperable Smart-Grid-Lösungen umgesetzt werden. Gleichzeitig lässt die Referenzarchitektur genügend Freiheitsgrade bei der konkreten Ausgestaltung dieser Lösungen. Dadurch wird zugleich weitere Innovation im wachsenden Markt der Smart-Grid-Technologien gefördert. Die praktische Anwendbarkeit der entwickelten Referenzarchitektur wird im Rahmen des Vorhabens in den Bereichen Smart Secondary Substation und Kundenanbindung demonstriert, indem die Vorgaben der Referenzarchitektur auf existierende Komponenten über-tragen werden, welche die im Konsortium vertretenen Netzbetreiber und Hersteller bereitstellen. Besondere Berücksichtigung finden die Endkunden durch das Design und die Integration von privacyenhancing technologies (PETs) in die Referenzarchitektur, die die Privatsphäre schützen und über benutzerfreundliche Benutzerschnittstellen das Vertrauen in Smart Grids erhöhen.

Dieses Projekt wird aus Mitteln des Klima- und Energiefonds gefördert und im Rahmen des Programms „Energieforschungsprogramm – 1. Ausschreibung“ durchgeführt.

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Untersuchungen zum Thema Schutz im Smart Grid Umfeld

Kontakt: • Christian Gererstorfer gererstorfer@ea.tuwien.ac.at

• Benjamin Cox cox@ea.tuwien.ac.at

• Simon Stukelj stukelj@ea.tuwien.ac.at

• Dominik Fasthuber fasthuber@ea.tuwien.ac.at

Motivation und zentrale Fragestellung

Das gesamte elektrische Energieversorgungssystem ist durch die wachsende dezentrale Stromer-zeugung einer tiefgreifenden Veränderung unterworfen. Diese dezentrale Einspeisung ist zuneh-mend durch den Einsatz umrichterbasierter Erzeugungsanlagen gekennzeichnet. Dadurch können zum Beispiel Windkraftanlagen den abgegebenen Wirk- und Blindleistungsanteil im Netzfehlerfall unabhängig voneinander abgeben. In technischen Richtlinien werden die minimalen Anforderun-gen an das Verhalten von dezentralen Erzeugern festgelegt, wodurch die Versorgungszuverläs-sigkeit erhöht werden soll. [2] [3]

Die Auswirkungen dieses Verhaltens auf den eingesetzten Leitungsschutz und auf die Inselerken-nung werden in diesem Projekt durch folgende Punkte untersucht:

• Auswirkungen umrichterbasierter Einspeisung auf den Distanzschutz als Leitungsschutz

• Prüfung der Anwendbarkeit von Differentialschutz in Windparknetzen

• Inselerkennung in wechselrichterdominierten Netzabschnitten

• Power swing blocking in Netzen mit wechselrichterbasierten Einspeisungen

Auswirkungen umrichterbasierter Einspeisung auf den Distanzschutz als Leitungsschutz

Die in Abbildung 1 dargestellte methodische Vorgangsweise wurde zur Untersuchung der Auswir-kungen einer umrichterbasierten Einspeisung auf folgende Funktionen des Distanzschutzes an-gewandt:

• Anregung

• Richtungsbestimmung

• Fehlerortung und selektive Auslösung

Abbildung 1: Methodische Vorgangsweise [1]

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Dafür wurden in Modellnetzen (siehe Abbildung 2) unterschiedliche Kurzschlussszenarien mit ver-schiedenen Erzeugungsanlagen (z.B. Windpark) simuliert und die Spannungs- und Stromverläufe für bestimmte Einbauorte von Schutzgeräten (R1 und R2) gespeichert (siehe Abbildung 3). An-hand von Simulationsmodellen einzelner Schutzfunktionen eines Distanzschutzgerätes wurde deren Reaktion auf diese Zeitverläufe simuliert und das Verhalten analysiert. Durch einen Ver-gleich mit Schutzfunktionsprüfungen an realen Schutzgeräten konnten die Ergebnisse der simu-lierten Schutzfunktionen überprüft werden.

Abbildung 2: Modellnetz [3] Abbildung 3: Zweipoliger Kurzschluss ohne Erd-berührung L2-L3 [3]

Inselerkennung in wechselrichterdominierten Netzabschnitten

Zur Detektion von ungewollten Inselnetzen kann zwischen aktiven und passiven Methoden unter-schieden werden. Das Hauptaugenmerk liegt jedoch auf den passiven Methoden, da die Untersu-chungen prinzipiell auf eine mögliche Implementierung in Schutzgeräten abzielen.

Die Funktionsweise der passiven Methoden zur Detektion von Inselnetzen beruht auf der Auf-nahme verschiedener Messgrößen, wie z.B. Spannung und Frequenz, und dem Vergleich der Messwerte mit vorgegebenen Grenzwerten.

Zur Bewertung der Detektionsmethode wird die sogenannte „None Detection Zone“ (NDZ) her-angezogen. Die NDZ beschreibt einen Bereich, indem keine Detektion möglich ist. Sie kann somit zum Vergleich der verschiedenen Methoden eingesetzt werden und wird als PQ-Diagramm darge-stellt. Eine NDZ ist dann vorhanden, wenn die vorgegebenen Netzrestriktionen u.a. bezüglich Spannung und Frequenz beim Übergang vom Verbund- in den ungewollten Inselnetzbetrieb nicht verletzt werden.

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Abbildung 4: Schematische Darstellung der None Detection Zone

Die Form und Größe der NDZ hängt zusätzlich von der Netzkonfiguration, dem Detektionsverfah-ren sowie den geforderten Strategien zur Blindleistungsregel oder Wirkleistungsanpassung ab. Dabei werden die Regelstrategien u.a. vom Netzbetreiber über entsprechende Faktoren bzw. Kennlinien vorgegeben. Beispiele dafür sind:

• Fixe cos φ-Vorgabe • Einspeiseabhängige cos φ-Vorgabe / cos φ(P) • Spannungsabhängige cos φ-Vorgabe / cos φ(U) • Spannungsabhängige Blindleistungsvorgabe / Q(U) • Wirkleistungsreduktion bei hohen Frequenzen / P(f) • Spannungsgeführte Wirkleistungsabregelung / P(U)

In einer ersten Untersuchung wurden verschiedenste Detektionsverfahren anhand einer einfachen Netzkonfiguration mit Hilfe ihrer NDZ untersucht und verglichen. Dabei konnte festgestellt wer-den, dass sich teilweise gewisse Regelstrategien der Wechselrichter negativ bzw. positiv auf die NDZ auswirken. Weitere Kombinationen sollen Klarheit über geeignete Betriebsweisen geben und daraus Empfehlungen für die Implementierung in Schutzgeräten ableiten.

Literatur

[1] Gererstorfer, C., Stix, G., Stukelj, S., Gawlik, W. (2016): Automatisierte Schutzfunktionsprü-fungen, 14. Symposium Energieinnovation, 10.-12.02.2016, Graz/Austria, TU-Wien

[2] Neumann, T., Erlich, I., „Einspeiseverhalten von umrichterbasierten Erzeugungseinheiten während unsymmetrischer Netzfehler”, Internationaler ETG-Kongress 2013, ETG-Fachbericht 139, 5-6. November 2013, Berlin, Deutschland

[3] Gererstorfer, C., Stukelj, S., Stix, G., & Gawlik, W. (2016). Schutz in Netzen mit leistungs-elektronischer Einspeisung–Betrachtungen zu Einflussgrößen auf die Distanzmessung von Distanzschutzgeräten. e & i Elektrotechnik und Informationstechnik, 133(8), 381-387

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RestoreGrid4RES

Kontakt: • Yi Guo guo@ea.tuwien.ac.at

• Gertrud Rossa-Weber rossa-weber@ea.tuwien.ac.at

• Elmira Torabi-Makhsos torabi@ea.tuwien.ac.at

Auftraggeber: ERA-Net Smart Grid Plus

Partner: • Chair for Energy Systems and Energy Management, TU Kaiserslautern • KNG Kärnten Netz GmbH • Netz Oberösterreich GmbH • Siemens AG, EM SG PTI

Laufzeit: May 2017 bis April 2020

Introduction

The increasing amount of renewable energy sources (RES) changes operation of electrical power systems, not only during normal operation but during emergency operation as well. In any net-work area which has a low inertia, the system frequency is more volatile. The integration of RES and the related replacement of conventional power plants which effectively provide inertia lead to increase of rate of change of frequency. For instance, the power outage in Australia in September 2016 was caused by insufficient inertia [1].

RestoreGrid4RES is a research project that investigates potential problems and challenges during the restoration caused by a high penetration of distributed energy resources, often in the form of RES. The aim is to support a fast and secure grid restoration in case of a blackout in networks with a high share of renewable energy generation. As a first step in the project, a review of network restoration strategies and analysis of the impact of high penetration of RES are conducted.

Method

In the event of a system-wide blackout, there have to be restoration strategies available, which determine how to restore the electricity system. Top-down and Bottom-up re-energization strategy are defined in [2]. According to the Article 24 of the ENTSO-E Network Code on Emergency and Restoration, each transmission system operator (TSO) is entitle to combine Top-down or Bottom-up re-energization strategies as needed [3]. For the sake of clarity, a distinction between Top-down, Bottom-up and a combination of Top-down and Bottom-up is made as follows:

• Top-down strategy exclusively requires the assistance from neighboring TSOs to reener-gize the system of a TSO;

• Bottom-up strategy requires no assistance from other TSOs and power sources with black start capability are available in the own control area of a TSO or subordinated DSOs for self-reenergization;

• Combination of Top-down and Bottom-up strategies use the assistance of other TSOs as well as power sources with black start capability being available in the own control area of a TSO or subordinated DSOs for re-energization.

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Both Top-down and Bottom-up re-energization strategies indicate the coordinated action between TSOs of different control areas in restoration state. However, in the definition of Bottom-up strat-egy, it is not defined whether black start is provided in the grid of the TSO, a distribution system operator (DSO) or by both of them. Therefore, Build-down, Build-up and Build-together strategies are introduced to clarify the relation between TSOs and relevant DSOs. Some or all strategies can be applied together with either a Top-down or a Bottom-up re-energization strategy, or a combi-nation of both. A matrix representing possible combinations of network restoration strategies is illustrated in Fig-ure 1. The sequence of restoration actions, which include voltage forwarding, black start and re-synchronization, is also illustrated in the matrix. Build-down, Build-together and Build-up strategies can also be combined, as restoration of the disturbed systems of several DSOs connected to the same TSO may be conducted in different ways. This is not shown in Figure 1 to avoid a further expansion of the matrix.

TSO & TSO Relationship

Build

toge

ther

Build

dow

nBu

ild u

p

Bottom upTop down Top down and Bottom Up

TSO 1

DSO 2

2

TSO 2

1

TSO 1 TSO 2

DSO 2

1

TSO 1 TSO 2

DSO 2

1

2

TSO 1

DSO 2

TSO 2

1

1

Voltage forwarding Black start Synchronization

TSO 1 TSO 2/1

DSO 2

1

2

TSO 2/2

1

3

TSO 1

DSO 2

TSO 2/2

1

1

TSO 1 TSO 2/1

DSO 2

1TSO 2/2

TSO

& D

SO R

elat

ions

hip

1

TSO 2/11

TSh/DSh 2TSh 1 TSh/DSh 2TSh 1 TSh/DSh 2TSh 1

TSh 2

DSh 2

TSh 2

DSh 2

TSh 2

DSh 2

Not in line with definition of top-down

Not in line with definition of top-down

3/2

2/3

3/2

2/3

3/2

3/2

2/3

2/3

3

Figure 1. Matrix of network restoration strategies

Impact of Integration of Renewable Energy Sources in Restoration State

As mentioned in the introduction, one impact of integration of RES on network’s operation is a more volatile frequency in case of power imbalance. Furthermore, automatic reconnection of dis-persed generation to the network at a pre-defined value of frequency can cause serious conse-quences in islands during restoration and is a major challenge. This may result in substantial in-crease of frequency, so that other generating units are disconnected, or as a worst case, system collapses again [4].

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References

[1] Operator, Australian Energy Market. "Update report-Black system event in South Australia on 28 September 2016." Adelaide, South Australia (2016).

[2] ENTSO-E. Continental Europe Operation Handbook, “P5–policy 5: Emergency operations. En-tso-E; 2017.”

[3] ENSTO-E, ENTSO-E Network Code on Emergency and Restoration, 2015.

[4] Schmaranz, Robert, et al. "Blackout: key aspects for grid restoration." (2013): CIRED 2013, pa-per 0002, Stockholm, Sweden, June 2013

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Symbiose-4-IuG

Systemübergreifende optimale dezentrale Hybridspeicher-4-Industrie & Gewerbe

Kontakt: • Christoph Maier maier@ea.tuwien.ac.at

• Sabina Nemec-Begluk begluk@ea.tuwien.ac.at

Auftraggeber: FFG (Stadt der Zukunft 2. Ausschreibung)

Partner: • MPREIS Warenvertriebs GmbH • Vorarlberger Energienetze GmbH • TU Wien – Inst. für Energietechnik und Thermodynamik

Laufzeit: Jänner 2016 bis März 2018

Motivation und zentrale Fragestellung

Der weitere Ausbau regenerativer Erzeuger ist unumgänglich für die Erreichung der „2020 Ziele“ in Österreich [1]. Auf eine massive Erhöhung der erneuerbaren Einspeisung (insbesondere Wind-kraft und Photovoltaik) ist das bestehende Stromnetz jedoch aufgrund deren volatiler und nur bedingt steuerbarer Einspeisecharakteristik nicht vorbereitet. Die Möglichkeit bestehende Energie-infrastrukturen zu koppeln und dadurch Speicher- und Verschiebungspotenziale zu erzielen, kann hierbei Abhilfe schaffen.

Im Forschungsprojekt „Symbiose für Industrie und Gewerbe“ (Symbiose-4-IuG) wird daher die Rol-le systemübergreifender, dezentraler Speicher- und Umwandlungstechnologien für vollständig regenerativ ausgebaute Modellregionen im Verteilnetz (Mittel- und Niederspannungsnetz) unter-sucht. Neben dem optimalen Einsatz und der Verortung der Energiespeicher und Umwandlungs-technologien, sollen die Möglichkeiten zur Kopplung der bestehenden Energieinfrastrukturen auf Verbraucherseite aufgezeigt werden. Dabei sollen insbesondere die Potenziale zur Verschränkung der Energienetze bei Industrie- und Gewerbekunden erhoben und deren Einsatz als Hybridspei-cher untersucht werden.

Methodische Vorgangsweise

Das Forschungsprojekt baut auf den Erkenntnissen des Projekts „Symbiose“ [2] auf, welches zeig-te, dass mit sinnvollem Speichereinsatz ein hoher Grad an erneuerbaren Erzeugern in das elektri-sche Netz integriert werden kann. Die Kopplung bestehender Energieinfrastrukturen ermöglichte eine deutliche Reduktion des Gesamtenergiebezugs aus übergeordneten Netzebenen. Die Ver-brauchergruppen im Projekt Symbiose berücksichtigten allerdings nur das Verbraucherverhalten von Haushaltskunden und Landwirtschaft. Industriekunden und Gewerbe hingegen weisen ein spezifisches Verbrauchsverhalten auf, das sich wesentlich von der typischen Haushaltskundencha-rakteristik und dementsprechend der bezogenen Leistung und der genutzten Energiemenge un-terscheidet. Ebenso liegt der Endenergieverbrauch in Österreich etwa beim 1,5-Fachen des Haus-haltsverbrauches [3]. Durch die Einbindung von Industriekunden und Gewerbe in die Region Stadt könnten größere Verschiebungspotentiale zwischen unterschiedlichen Energieformen (Strom, Gas und Wärme) erreicht werden. Abbildung 1 stellt die hierfür berücksichtigten Umwandlungspfade dar.

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Zur Bestimmung des Nutzens der optimal dimensionierten und angeordneten Speicher- und Um-wandlungstechnologien werden unterschiedliche Stakeholder (Netzbetreiber, Modellregion, Haushaltskunde und Industriekunde/Gewerbe) in der städtischen Modellregion in einem energie-trägerübergreifenden Optimierungsmodell berücksichtigt. Mit dessen Hilfe sollen die Flexibilitäts-potentiale zwischen den Energieträgern Strom, Gas und Wärme berechnet und Synergien zwi-schen den einzelnen Interessen der Stakeholder dargelegt werden. Ziel der Untersuchungen ist es, die regenerative Potentiale und den Energiebezug der Modellregion optimal und effizient zu nützen.

Die Verbraucher- und Erzeugerdaten von Gewerbe- und Industriekunden basieren auf historischen Messdaten des Monitoringsystems des Projektpartners MPreis (Lebensmittelhandel mit eignen Produktionsstandorten). Diese werden auf repräsentative Wochen durch entsprechende Zeitrei-henanalyse übertragen. Mittels eines aufgebauten Simulationsmodells werden Szenarien für eine angepasste Betriebsführung und die Auswirkung angepasster Speicherpotentiale bei Gewerbe- und Industriekunden basierend auf den aufgenommenen Messdaten untersucht.

Abbildung 1: Mögliche Koppelungen der Energienetze bei Industrie- und Gewerbekunden

Vorläufige Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigen, dass die kostengünstigste Varianten immer mit einem hohem BHKW Aus-bau verbunden ist. Power-to-SNG wird nicht aus wirtschaftlichen Gründen gewählt, dafür wird Power-to-H2 bei der Möglichkeit einer Nutzung des Wasserstoffes z.B. für Mobilitätszwecke beim Industriekunden wirtschaftlich.

Werden alle Speicher- und Umwandlungsmaßnahmen erlaubt, setzt sich

• ein Mix aus dezentralen Speicher, PV und BHKW zur Stromversorgung durch.

• aus Endkundensicht bei der Wärmebereitstellung eine überwiegend zentrale Wärmever-sorgung durch.

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• aus Gemeindesicht ein Mix aus Wärmepumpen (ca. 50%), BHKW (15%) und zentraler Wär-meversorgung (ca. 35%) durch.

• aus bezugsminimalen Gesichtspunkten (hohe Energieimportunabhängigkeit) für die Wär-mebereitstellung die Wärmepumpennutzung durch

Literatur

[1] BMWFJ, „Nationaler Aktionsplan 2010 für erneuerbare Energie für Österreich (NREAP-AT),“ 2010.

[2] TU Wien, ESEA, „Symbiose - Endbericht“, 2014.

[3] Umweltbundesamt, „Energieeinsatz in Österreich,“ http://www.umweltbundesamt.at/umweltschutz/energie/energie_austria/. [Zugriff am 14 01 2015].

Stadt der Zukunft ist ein Forschungs- und Technologieprogramm des Bundesministeriums für Verkehr, Innovation und Technologie. Es wird im Auftrag des BMVIT von der Österreichischen Forschungsför-derungsgesellschaft gemeinsam mit der Austria Wirtschaftsservice Gesellschaft mbH und der Österrei-chischen Gesellschaft für Umwelt und Technik ÖGUT abgewickelt.

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Green Storage Grid

Kontakt: • Christoph Maier maier@ea.tuwien.ac.at

Aufgabenstellung – Gesamtprojekt

Der steigende Anteil regenerativer Energieträger in den europäischen Energiesystemen bringt erhebliche Herausforderungen für Gesellschaft, Wirtschaft und Wissenschaft mit sich. Das Projekt „GSG-GreenStorageGrid“ versucht, Lösungen für die aktuellen und mittelfristigen Aufgabenstel-lungen durch einen gesamtheitlichen Projektansatz im Bereich der Netze und Speichertechnolo-gien zu erarbeiten. Im Speziellen werden die relevanten Technologien wie thermische, chemische und hydraulische Speicher in direkter Verbindung mit den Netzanforderungen betrachtet und mit fortschrittlichen Simulationsmethoden unterschiedlichen Optimierungsstrategien unterzogen.

Das Gesamtprojekt fügt sich aus sechs Teilprojekten zusammen, die auf die drei Areas „H-Hydraulische Energiespeicherung“, „N-Netze“ und „T-Thermisch-chemische Energie-speicherung“ aufgeteilt sind.

Die Arbeitsgruppe Elektrische Anlagen leitet die Area „N-Netze“. Aufgabe dieser Area ist die Un-tersuchung der Einbindung verfügbarer und neuer Speichertechnologien in ein optimiertes Netz mit adaptierter Struktur und neuen Regelungsmöglichkeiten.

Die Area setzt sich zur Erreichung dieser Ziele aus zwei Teilprojekten zusammen:

Projekt 2.1 PSP-Grid-N:

Im Rahmen des Projekts PSP-Grid-N wird der dynamische Betrieb von Pumpspeicherkraftwerken und konventionellen Gas- und Dampfkraftwerken (GuD-Kraftwerk) in einem Energiesystem mit überwiegend regenerativer für Betrachtungszeiträume bis zu mehreren Stunden untersucht. Mit dem in SIMSEN entwickelten Modell können kombinierte Langzeituntersuchungen elektrischer und hydraulischer Komponenten durchgeführt. Untersucht werden unterschiedliche drehzahlvariable Pumpspeichertechnologien in Kombination mit einem GuD-Kraftwerk und deren Verhalten und Vorteile bei Leistungs- und Frequenzregelung.

Das Simulationstool SIMSEN bietet eine Reihe von dynamischen Modellen für unterschiedliche elektrische und hydraulische Maschinen. Um Langzeitsimulationen für elektrische und hydraulische Komponenten durchführen zu können, wurden Vereinfachungen getroffen und neue Modelle entwickelt. Die benötigten Umrichter für drehzahlvariable Maschinen, die mit hohen Taktfrequen-zen arbeiten, wurden als gesteuerte Spannungsquellen in SIMSEN realisiert und sowohl Modelle auf Basis einer doppeltgespeisten Asynchronmaschine (variable-speed doubly-fed generator - VSDFG) und eines Synchrongenerators in Kombination mit einem Vollumrichter (variable-speed

Abbildung 1: Schema des Projekts PSP-Grid-N

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full-size converter - VSFSC) erstellt. Diese unterscheiden sich insbesondere durch geänderte Limi-tierungen bei der Drehzahl und der elektrischen Leistungsbereitstellung. Neben Pump- und Turbi-nenbetrieb wurde besonders Wert auf das Maschinenverhalten bei Betriebswechsel und beim Synchronisieren an das elektrische Netz gelegt.

Moderne Gas- und Dampfkraftwerke (Englisch: Combined Cycle Gas Turbine - CCGT) zeichnen sich durch hohe Wirkungsgrade und Betriebsflexibilität aus. Um das dynamische Verhalten eines GuD-Kraftwerks am Netz zu untersuchen, werden die Anlage und das elektrische Netz in dem Simulati-onsprogramm SIMSEN modelliert. Das Modell besteht dabei aus dem thermomechanischem Sub-system, dass auf dem IEEE GuD-Modell [5] basiert, und dem elektrischen Subsystem, dass die Schnittstelle zum Gesamtsystem abbildet. Das Gasturbinenmodell beinhaltet einen Leistungsfre-quenzregler, einen Gradientenregler, die Brennstoffsteuerung, den Temperaturregler, die Luft-steuerung und die Gasturbine. Durch den Gradientenregler wird die Leistungsänderungsfähigkeit eines modernen GuD-Kraftwerks nachgebildet. Abbildung 2 zeigt das Gesamtmodell in SIMSEN.

Abbildung 2: Betrachtete Modellkonfiguration in SIMSEN

Ergebnisse

Das erstellte Modell bietet die Möglichkeit für Langzeituntersuchungen von verschiedenen dreh-zahlvariablen Pumpspeichertechnologien. Die Systemperformance kann durch die getroffenen Modellannahmen in nahezu Echtzeit durchgeführt werden. Darüber hinaus kann im Modell neben der Leistungs-/Frequenzregelung auch die Bewirtschaftung des Pumpspeichers untersucht und marktbasierte dynamische Simulationen durchgeführt werden.

Die Simulationsergebnisse zeigen die Möglichkeiten drehzahlvariabler Pumpspeichermaschinen in Hinblick auf Bereitstellung von Primär- und Sekundärregelleistung bei unterschiedlichen Annah-men für elektrische Netzparameter, wie Verbundnetzgröße und Anlaufzeitkonstante auf. Zusätz-lich liegt der Fokus auf Untersuchungen für die koordinierte Regelung von GuD und Pumpspeicher (VSDFG und VSFSC) und dem Aufzeigen von möglichen Vorteilen der Verbindung dieser unter-schiedlichen flexiblen Kraftwerkstypen.

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Projekt 2.2 StrukDRESS

Das Teilprojekt StrukDRESS hat zum Ziel Synergien durch die (neuen) energieformübergreifenden Speichertechnologien der anderen Areas zusammenzuführen. Erreicht werden soll dies durch das Erstellen von nachhaltigen Strukturen und Strategien zur Führung eines universalen Energiesys-tems mit erhöhter Speicherfähigkeit in allen Ebenen. Dafür müssen verschiedene Speichertechno-logien der Energieformen elektrischer Strom, Gas und Wärme auf ihre mögliche Verwendung in den Netzebenen des jeweiligen Netzes untersucht werden. Dies passiert durch eine Bewertung der Speichertechnologien hinsichtlich ihrer Einschaltdynamik, Ausspeicherdauer, Selbstentladung sowie der möglichen Ein- und Ausspeicherleistungen und dem Energieinhalt. Durch Bestimmen der Anforderungen der einzelnen Netze und deren Netzebenen kann somit eine entsprechende Einteilung getroffen werden.

In Abbildung 3 ist eine Unterteilung verschiedener Speichertechnologien für das elektrische Netz nach örtlichen und zeitlichen Parametern dargestellt. Die Speicherung in Untergrundspeicher be-dingt dabei einer vorherigen Umwandlung in Wasserstoff oder Erdgas (Power to Gas).

Abbildung 3: Grobe Kategorisierung verschiedener elektrische Speicher nach zeitlichen und örtlichen Parame-tern

Project Koordination - Gesamtprojekt:

• TU Wien, Institut für Energietechnik und Thermodynamik

Projektleitung der Area „N-Netze“:

• TU Wien, Institut für Energietechnik und Elektrische Antriebe

Projektpartner der Area „N-Netze“:

• Andritz Hydro • Verbund Hydro Power • VOITH Hydro • ZT Hirtenlehner • SVAI

• EVN • Strabag Energy Technologies • Enrag GmbH • Zementwerk Hatschek GmbH

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Dauer und Förderung

Von 06/2013 bis 05/2017

Das K-Projekt GSG-GreenStorageGrid wird im Rahmen von COMET-Competence Centers for Excellent Technologies durch das BMVIT, das BMWFW, die Wirtschaftsagentur Wien, durch das Land NÖ und durch das Forschungsressort des Landes Oberösterreich im Wege des Amtes der Oö Landesregierung – Abteilung Wirtschaft gefördert. Das Programm COMET wird durch die FFG ab-gewickelt.

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6 Angebote zu Netzstudien

An unserem Institut werden für Netzstudien unterschiedliche Software Tools eingesetzt: NEPLAN®, PSS®SINCAL, DIgSILENT PowerFactory, INTEGRAL7, sowie eigene am Institut entwickelte Pro-gramme. Sollten Sie in Zukunft Unterstützung in Form von Netzstudien, Gutachten usw. benöti-gen, so steht Ihnen unser Institut jederzeit als kompetenter Partner zur Verfügung.

Berechnungsmodule im Überblick:

1. Lastfluss 2. Kurzschluss 3. Ausfallsimulationen 4. Zuverlässigkeit 5. Statische Spannungsstabilität 6. Transiente Stabilität 7. Kapazitive Spannungsstützung 8. Verteilnetzoptimierung 9. Optimale Wiederversorgung 10. Schutz 11. Optimierter Lastfluss 12. Smart Grid

Themen für mögliche Drittmittelprojekte:

1. Lastfluss- Ausfallrechnung: • Derzeitige Schwachstellen im Netz? • Durchgängige (n-1)-Sicherheit gegeben? • Mögliche Engpässe und Schwachstellen in der Zukunft? • Zukünftiger Netzausbau sowie mögliche Schwachstellen? • Netzverluste jetzt und in Zukunft? • Spannungshaltung durch Einbindung neuer Erzeuger? • Einbindung neuer Umspannwerke

2. Kurzschlussberechnung • Kurzschlussfestigkeit und max. Kurzschlussstrom? • Anstieg des Kurzschlussstromes durch Einbindung neuer Erzeuger • Inselnetzfähigkeit unter Einhaltung des min. Kurzschlussstromes

3. Zuverlässigkeitsberechnung: • Aktuelle Versorgungssicherheit? • Zukünftige Versorgungssicherheit unter Berücksichtigung

o Netzausbau o Einbindung neuer Umspannwerke o Einbindung neuer Erzeuger

• Einfluss der Schutztechnik (Sammelschienendifferentialschutz)? • Einfluss von Netzausbaumaßnahmen im Randnetz? • Adaptierung von Schaltanlagen und Änderung der Netzeinbindung

o Höherer Seilquerschnitt oder neues Umspannwerk?

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o Welches Schaltanlagenkonzept bei welcher Netzeinbindung? o Einfluss der Netzeinbindung über Kabel im Vergleich zu Freileitung?

• Ausfallkosten vs. Investitionskosten in den Netzausbau o Welche Variante ist die wirtschaftlich beste?

• Optimale Wiederversorgung o Trennstellen im Mittelspannungsnetz o Einfluss der Bedienarten (fernbedienbar, oder vor Ort schaltbar)

4. Statische Spannungsstabilität • Netzanalyse hinsichtlich Spannungsstabilität

5. Kapazitive Spannungsstützung • Engpassmanagement

o Wo im Netz situiert man die Kompensationsanlage o Was an Netzverluste kann man damit reduzieren

6. Dynamische Netzstudien • Modellierung und Simulation von Kraftwerken • Modellierung und Simulation von Generator- und Turbinenreglern • Entkupplung und Übergang in den Inselbetrieb von Industrienetzen • Dynamische Vorgänge in Übertragungsnetzen • Dynamik in Netzen mit hohem Anteil rotierender Maschinen • Ermittlung kritischer Fehlerklärungszeiten • Untersuchungen in Eigenbedarfsnetzen von Kraftwerken

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Referenzprojekte:

Auftraggeber Thema Projektdauer

TIWAG-Netz AG Bert-Köllensperger-Str. 7 A-6065 Thaur

Beurteilung der derzeitigen sowie der zukünf-tigen Netz- und Anlagenkonzepte für das 220/110kV Netz der TIWAG-Netz AG hinsicht-lich Versorgungszuverlässigkeit.

03.2007 bis 04.2009

ÖBB-Infrastruktur Bau AG Pottendorferstraße 25-27 A-1120 Wien

Zuverlässigkeit des Hochspannungs- Vertei-lungsnetzes der ÖBB für den Planungshorizont 2025 – Störungsdatenauswertung zur Bestim-mung der Betriebsmittelzuverlässigkeitskenn-werte

01.2009 bis 12.2009

BEA Electrics GmbH Lastenstraße 19 A-1230 Wien

Modelle und Methoden der zuverlässigkeits- und risikoorientierten Instandhaltungsplanung – Wichtigkeitsfaktoren der Betriebsmittel und Lasten im 380/110kV Wien Energie Stromnetz

08.2009 bis 03.2010

BMVIT Renngasse 5 A-1010 Wien

Blackouts in Österreich Teil I – Analyse der Schadenskosten, Betroffenenstruktur und Wahrscheinlichkeiten großflächiger Stromaus-fälle

09.2009 bis 08.2011

NE-2020 1. Ausschreibung Klima- und Energiefonds, Gumpendorferstr. 5/22 A-1060 Wien

Super-4-Micro-Grid: Ist es möglich, Österreich mit 100% Strom aus den regenerativen Quel-len Wasserkraft, Windkraft und Photovoltaik zu versorgen? Untersucht wurde dazu der Erzeugungsmix, die notwendigen Speicherleistungen und Speicherkapazitäten sowie die auftretenden Leitungsbelastungen im Supergrid Österreichs

01.2009 bis 06.2011

Wien Energie Stromnetz GmbH Mariannengasse 4-6 A-1090 Wien

Anschluss von Windenergieanlagen im Wien Energie Stromnetz: Szenarien-basierte Last-flussanalysen zur Integration von Windkraftan-lagen in die Mittel- und Hochspannungsebene

03.2010 bis 11.2010

Wien Energie Stromnetz GmbH Mariannengasse 4-6 A-1090 Wien

Aktivierung des Zuverlässigkeitsanalysemoduls von INTEGRAL zur Anwendung im Rahmen der Netzanalyse und des Asset-Managements – Zuverlässigkeit im 110kV Netz mit und ohne Verbindung Simmering nach Süd Ost

04.2010 bis 02.2011

ÖBB-Infrastruktur Bau AG Pottendorferstraße 25-27 A-1120 Wien

Vergleich von Netzausbau- und Unterwerks-strukturen hinsichtlich Zuverlässigkeit für das Netz der ÖBB – Unterwerksstrukturen bei ver-schiedenen Varianten der Netzeinbindung

07.2010 bis 09.2011

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40

Wien Energie Stromnetz GmbH Mariannengasse 4-6 A-1090 Wien

Zuverlässigkeitsanalyse eines Ausbaukonzepts des 110kV/380kV Wienenergie Stromnetz mit Hilfe einer revidierten Version des Zuverlässig-keitsanalysemoduls von INTEGRAL

07.2011 bis 12.2011

NE-2020 4. Ausschreibung Klima- und Energiefonds, Gumpendorferstr. 5/22 A-1060 Wien

SG_ESSENCES – Bewertung konkurrierender Smart Grid Lösungen – Die Bewertung erfolgt umfassend und integrativ nach technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Kriterien – 1. Vergleich verschiedener Systemkonfiguratio-nen (Strom) 2. Vergleich zwischen den Ener-gieträgern (z.B. PV- Solarthermie)

01.2011 bis 12.2012

NE-2020 5. Ausschreibung Klima- und Energiefonds, Gumpendorferstr. 5/22 A-1060 Wien

aDSM – aktives Demand-Side-Management: Untersucht wurden umfangreiche DSM-Maßnahmen zur ökonomischen und netz-schonenden Integration von Elektromobili-tät und dezentralen Erzeugungsanlagen in Verteilnetzen.

03.2012 bis 01.2014

NE-2020 5. Ausschreibung Klima- und Energiefonds, Gumpendorferstr. 5/22 A-1060 Wien

Symbiose – Systemübergreifende optimale dezentrale Hybridspeicher: Im Projekt Symbiose wurden durch die dezentrale Kopplung bestehender, paralle-ler Infrastrukturen (Strom-, Gas-, Wärme-netze) neue Potenziale und Möglichkeiten für dezentrale Speicher und Umwand-lungstechnologien erschlossen (Fokus Mittelspannungsebene).

04.2012 bis 06.2014

BMVIT Renngasse 5 A-1010 Wien

Blackouts in Österreich Teil II - Blackoutprävention und –intervention im ös-terreichischen Stromnetz

01.2013 bis 03.2015

EVN Netz GmbH EVN Platz A-2344 Maria Enzersdorf

Grenzen des bestehenden Verteilnetzes für Einspeisung aus erneuerbaren Energiequellen

01.2013 bis 12.2013

Österreichs E-Wirtschaft Brahmsplatz 3 A-1040 Wien

Abschätzung der Integration der erneuerbaren Energie in die bestehende Netzinfrastruktur

01.2013 bis 12.2013

Siemens AG, Deutschland Siemens-Schutz Smart Grid Umfeld 01.10.2014 bis 30.09.2015

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41

Siemens AG, Deutschland Siemens-Regler4PSS 01.10.2013 bis 30.09.2016

Stadtwerke Amstetten Stadtwerkestraße 2 A-3300 Amstetten

Verbesserung der Versorgungssicherheit im gesamten Mittelspannungsnetz – Analyse der Schwachstellen

04.2014 bis 06.2014

Bundesimmobiliengesellschaft m. b. H Wiedner Hauptstraße 7 A-1040 Wien

Netzanalysemessungen TU Wien Freihaus so-wie im Raiffeisenhaus

04.2014 bis 05.2014

EVN Netz GmbH EVN Platz A-2344 Maria Enzersdorf

Blindleistungsaufbringung in langen 110kV-Freileitungsabgängen in Deutschland bei star-ker Windeinspeisung

09.2014 bis 01.2015

Stadtwerke Amstetten Stadtwerkestraße 2 A-3300 Amstetten

Erfüllung der Abschaltbedingung bei Betrieb über die Netzersatzanlage

10.2015 bis 11.2015

Bundesimmobiliengesellschaft m. b. H. Wiedner Hauptstraße 7 A-1040 Wien

Netzanalysemessungen TU Wien – Freihaus

10.2015 bis 03.2016

Landgericht München I Prielmayerstraße 7 80335 München

Netzanalyse – Istzustandserfassung an Kälte-maschine 1 Gutachten im Auftrag von Herrn Peter Kaiser

10.2015 bis 03.2016

SdZ 2. Ausschreibung bmvit Radetzkystraße 2 1030 Wien

Symbiose-4-IuG: Welche Auswirkung hat die dezentrale Kopplung bestehender Infrastruktu-ren (Strom-, Gas- und Wärmenetz) im urbanen Raum unter Berücksichtigung folgender Ver-braucher: Haushalts-, Industrie- und Gewerbe-kunde.

01.2016 bis 12.2017

Vorzeigeregion Energie – 1. Ausschreibung Klima- und Energiefonds, Gumpendorferstr. 5/22 A-1060 Wien

EnergyLab East: Für die Projektregion Wien, Niederösterreich und Burgenland wird ein bundesländer- und versorgungsgebietsüber-greifendes Energie-Gesamtkonzept entwickelt, das den Intentionen der von den Bundeslän-dern beschlossenen Strategien und dem „Paris Agreement“ folgt.

07.2016 bis 03.2017

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7 Veröffentlichungen und Vorträge

7.1 Veröffentlichungen

M. Heimberger, Ch. Maier, Th. Kaufmann, S. Nemec-Begluk, A. Winter, W. Gawlik: "Energieträger-übergreifende Planung und Analyse von Energiesystemen"; E&I Elektrotechnik und Informations-technik, 134 (2017), 2; S. 1 - 9. A. Ilo: "Are the Current Smart Grid Concepts Likely to Offer a Complete Smart Grid Solution?"; Smart Grid and Renewable Energy Journal, 8 (2017), 7; S. 252 - 263. S. Kadam, B. Bletterie, W. Gawlik: "A Large Scale Grid Data Analysis Platform for DSOs"; ENERGIES, 8 (2017), 10; S. 1 - 24. E. Xypolytou, J. Fabini, W. Gawlik, T. Zseby: "The FUSE testbed: establishing a microgrid for smart grid security experiments"; E&I Elektrotechnik und Informationstechnik, online (2017), S. 1 - 6. A. Ilo: "Demand Response Process in Context of the Unified LINK-Based Architecture"; in: "Eco-design in Electrical Engineering", herausgegeben von: Bessède, Jean-Luc; Springer-Verlag, 2017, ISBN: 978-3-319-58171-2, S. 75 - 83. D. Fasthuber, M. Litzlbauer: "Erkenntnisse zur Begleitforschung im Projekt "E-Mob 2.0 in der Mo-dellregion Salzburg""; Vortrag: IEWT Internationale Energiewirtschaftstagung TU Wien, Wien; 15.02.2017 - 17.02.2017; in: "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwechsel?", (2017), S. 1 - 23. J. Forster, Th. Kaufmann, D. Bothe, A. Voigt: "Visual interactive support for cross-domain simula-tion and new information flows in early stage planning processes"; Vortrag: AESOP Annual Con-gress '17 - Spaces of Dialog for Places of Dignity: Fostering the European Dimension of Planning, Lissabon; 11.07.2017 - 14.07.2017; in: "Lisbon. AESOP Annual Congress '17. Spaces of Dialog for Places of Dignity: Fostering the European Dimension of Planning. Book of Proceedings", Univer-sidade de Lisboa, Lissabon (2017), ISBN: 978-989-99801-3-6; S. 2912 - 2922. J. Forster, P. Pfaffenbichler, Th. Kaufmann: "Räumliche und zeitliche Visualisierung als Smart-City-Planungswerkzeug"; Vortrag: REAL CORP 2017 - PANTA RHEI. A World in Constant Motion, Tech-nische Universität Wien; 12.09.2017 - 14.09.2017; in: "22nd International Conference on Urban Planning, Regional Development and Information Society - Conference Proceedings", M. Schrenk et al. (Hrg.); (2017), ISBN: 978-3-9504173-3-3; S. 453 - 461. W. Gawlik, A. Lechner, R. Schürhuber: "Inertia Certificates - Bedeutung und Wert von Momentan-reserve für den Verbundnetzbetrieb"; Vortrag: IEWT Internationale Energiewirtschaftstagung TU Wien, Wien; 15.02.2017 - 17.02.2017; in: "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwech-sel?", (2017), S. 1 - 8.

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Ch. Groiss, W. Schaffer, W. Gawlik: "Interaction between short-term and seasonal storages in a predominantly renewable power system"; Vortrag: Congrès International des Réseaux Electriques de Distribution (CIRED), Glasgow, Scotland; 12.06.2017 - 15.06.2017; in: "CIRED - Open Access Proceedings Journal", 1 (2017), S. 1858 - 1861. M. Heimberger, S. Nemec-Begluk, Ch. Maier, A. Winter: "SYMBIOSE-4-IuG - Optimierung urbaner, hybrider Energiesysteme"; Poster: IEWT Internationale Energiewirtschaftstagung TU Wien, Wien; 15.02.2017 - 17.02.2017; in: "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwechsel?", (2017), S. 1. A. Ilo: ""LINK" provides the paradigm shift for the power grid"; Vortrag: Vienna Energy Forum, Wien (eingeladen); 10.05.2017; in: "Micro-Grids Bringing Mega Change", (2017), 19 S. A. Ilo: "Austria Electricity Market Model in Contest of the Unified LINK-based Architecture"; Poster: Smart Energy Systems Week Austria 2017, Graz; 15.05.2017 - 19.05.2017; in: "SESWA17", (2017), 1 S. A. Ilo: "Unified LINK-based Architecture for a Complete Smart Grid Solution"; Poster: Smart Energy Systems Week Austria 2017, Graz; 15.05.2017 - 19.05.2017; in: "SESWA17", (2017), 1 S. A. Ilo, E. Torabi-Makshos, G. Wötzl, W. Gawlik: "Behaviour of street lighting feeders supplying tra-ditional and new led lamps"; Poster: Congrès International des Réseaux Electriques de Distribution (CIRED), Glasgow, Scotland; 12.06.2017 - 15.06.2017; in: "24th International Conference on Elec-tricity Distribution", (2017), Paper-Nr. 0836, 5 S. Ch. Maier, W. Gawlik, L. Ruppert: "Vergleich von drehzahlvariablen Pumpspeichertechnologien in einem dynamischen Modell für Langzeitbetrachtungen"; Vortrag: IEWT Internationale Energiewirt-schaftstagung TU Wien, Wien; 15.02.2017 - 17.02.2017; in: "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwechsel?", (2017), S. 1 - 12. N. Manolis, I. Ahmad, K. Fotios, P. Palensky, W. Gawlik: "MAS Based Demand Response Application in Port City Using Reefers"; Vortrag: PAAMS 2017, Porto, Portugal; 21.06.2017 - 23.06.2017; in: "Highlights of Practical Applications of Cyber-Physical Multi-Agent Systems", Springer, 722 (2017), ISSN: 1865-0929; S. 361 - 370. M. Meisel, S. Wilker, M. Kammerstetter, M. Müllner, D. Fasthuber, W. Kastner, W. Gawlik: "Refer-ence Architecture as Foundation for Risk and Threat Analysis"; Poster: Symposium On Innovative Smart Grid Cybersecurity Solutions, Wien (eingeladen); 13.03.2017 - 14.03.2017; in: "http://smartgrid-cybersecurity.events/call-for-posters/", Facultas, Wien (2017), 1 S. H.-P. Vetö, J. Marchgraber: "Betrachtung von Kurzschlüssen in dieselgeneratorversorgten Insel-netzen"; Vortrag: IEWT Internationale Energiewirtschaftstagung TU Wien, Wien; 15.02.2017 - 17.02.2017; in: "Klimaziele 2050: Chance für einen Paradigmenwechsel?", (2017), S. 1 - 2.

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E. Xypolytou, T. Zseby, J. Fabini, W. Gawlik: "Detection and Mitigation of Cascading Failures in Interconnected Power Systems"; Vortrag: IEEE International Conference on Innovative Smart Grid Technologies (ISGT), Torino, Italy; 26.09.2017 - 29.09.2017; in: "ISGT Europe 2017", IEEE (Hrg.); (2017), ISBN: 978-1-5386-1953-7; S. 1 - 6.

7.2 Vorträge

J. Fabini, E. Xypolytou, T. Zseby, W. Gawlik, M. Schrödl: "The FUSE Microgrid: Academic Research on Critical Infrastructures using the PI System"; Vortrag: OsiSoft EMEA Users Conference 2017, London (eingeladen); 16.10.2017 - 19.10.2017. D. Fasthuber:"Elektrofahrzeuge und Batterien"; Vortrag: E-Mob-Train-Kurs, Krems (eingeladen); 21.03.2017. D. Fasthuber: "Elektrofahrzeuge und Batterien"; Vortrag: E-Mob-Train-Kurs, Krems (eingeladen); 12.10.2017. D. Fasthuber: "Elektrofahrzeuge und Batterien"; Vortrag: E-Mob-Train-Kurs, Innsbruck (eingela-den); 19.10.2017. W. Gawlik: "Die Energiewende aus der Sicht der Verteilnetzbetreiber"; Vortrag: IEWT Inter-nationale Energiewirtschaftstagung TU Wien, Wien (eingeladen); 15.02.2017 - 17.02.2017. A. Ilo: "LINK - technology for a complete Smart Grid solution"; Vortrag: International Conference on Clean Energy for the World's Electricity Grids, Genf (eingeladen); 20.11.2017 - 22.11.2017. M. Schrammel: "Impact of short time overloading power transformers on the reliability analysis of power systems"; Poster: Electricity 2017 - The International Annual Convention of SEEEI, Eilat, Israel; 07.11.2017 - 11.11.2017. S. Wilker, M. Meisel, L. Siafara, L. Fotiadis, D. Fasthuber, O. Jung, G. Schimaik, M. Kammerstetter, M. Müllner, W. Kastner, W. Gawlik, C. Neureiter, L. Lastro: "Modellbasiert vs. modellgetrieben im Design einer Referenzarchitektur für sichere Smart Grids in Österreich"; Poster: Smart Energy Sys-tems Week Austria 2017, Graz; 16.05.2017 - 19.05.2017.

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8 Mitwirkung in Fachgremien

W. Gawlik:

- OVE, Geschäftsausschuss und Vorstand der OGE - OVE, Wissenschaftlicher Beirat - Netzsicherheitsbeirat der APG - Österreichisches Nationalkomitee CIGRE - Österreichisches Nationalkomitee CIRED - Technischer Beirat des Bereichs Normierung und Standardisierung des Österreichischen Verbandes für Elektrotechnik (OVE) - Gemeinnützige Privatstiftung Elektroschutz

G. Brauner:

- Österreichisches Nationalkomitee des Weltenergierates (World Energy Council) - Austrian Association for Energy Economics - Chief editor Energy der Redaktion der e&i - VDI/VDE-GMA „Netzregelung“ - VDE V1 „Zentrale und dezentrale Erzeugungstechnologien“ (Leiter)

H. Müller:

- im Vorstandsrat der Österr. Gesellschaft für Operations Research (ÖGOR)

A. Ilo:

- Mitglied der internationalen Arbeitsgruppe B3.46 der CIGRE - Mitglied der internationalen Arbeitsgruppe 1 (Reliable, economic and efficient smart grid

system) der ETIP SNET