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Diplomarbeiten im Fachbereich Industrielle Elektronik
Im Fachbereich Industrielle Elektronik entstanden unter anderen die folgenden
Diplomarbeiten
Ali Öktem: Vorrichtung zur Umwandlung einer unipolaren Spannung in zwei
symmetrische, unipolare Spannungen mit gekoppelter Wandlerspule (Okt. 2005,
ausgeführt am Technikum Wien)
Die Konverterschaltung dient zur Umformung einer unidirektionalen Eingangsspannung in
zwei, in Bezug auf die Eingangsspannung symmetrische Ausgangsspannungen. Dies ist
besonders bei der Realisierung von Wechselspannungen von großem Nutzen, da der dann
erforderliche Wechselrichter sehr einfach gestaltet werden kann. Auch beim Betrieb von
Klasse D-Verstärkern, von Mehrquadrantenantrieben für Gleichstrommaschinen oder
Aktuatoren, kann es sehr sinnvoll sein, symmetrische Versorgungsspannungen zu verwenden.
Die Schaltung eignet sich mit Erweiterungen auch zur Einspeisung in ein Wechselnetz oder
zur Erzeugung von Inselnetzen. Die eigentliche Umformung wird, bezogen auf den
Bezugspunkt der Eingangsspannung, mit Hilfe eines aktiven Schalters ( S1 ), zweier Dioden
( D1 , D2 ), einer, aus zwei typischerweise bifilaren Wicklungen ( La , Lb ) auf dem gleichen
Eisenkern bestehenden, angezapften Induktivität und zweier Kapazitäten ( Ca , Cb ) realisiert.
Die symmetrische Spannung ist über das Tastverhältnis des Schalters ( S1 ) variierbar. Es sind
keine besonderen Maßnahmen zur Symmetrierung erforderlich.
D2
L1
C2
RL2
UOUT
L2
UIN
CIN
S1
D1
C1
RL1
Grundschaltung des Konverters
Georg Pferschinger: Technisch/wirtschaftliche Abschätzung der Vor-/Nachteile
dezentraler Erzeugung auf das Netz an ausgewählten Fallbeispielen (Juni. 2005, in
Zusammenarbeit mit der Österreichischen Elektrizitätswirtschaft AG (Verbund))
Die einleitenden Themen dieser Diplomarbeit bieten einen Überblick über dezentralen
Erzeugungsanlagen, rechtliche Rahmenbedingung, ihren gegenwärtigen Stellenwert und ihre
künftige Chancen in der Energieversorgung.
Durch die aktuellen politischen Ziele der Europäischen Union werden dezentrale
Einspeiseanlagen auf Basis von erneuerbaren Energien gefördert. (EU Richtlinie
2001/77/EG). Durch den Betrieb von dezentralen Anlagen, verändern sich je nach
Einspeisemenge die Lastflüsse innerhalb von Teilnetzen. Hier kann es passieren, dass
Probleme mit der Einhaltung der Spannungsgrenzen entstehen. Deshalb werden dezentrale
Einspeiser meist widerwillig von Energieversorgungsunternehmen in ihr Netz eingebunden.
Diese Diplomarbeit zeigt durch Fallbeispiele, dass diese auch nutzbringend integriert werden
können.
Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde analysiert, inwieweit durch Einbindung von
Speichertechnologien starke Leistungsschwankungen (wie z.B.: Photovoltaikanlagen bei
Bewölkung) von dezentralen Erzeugern auf das Netz verringert werden kann. Um diese
Simulationen durchführen zu können wurden die Messergebnisse einer Photovoltaikanlage,
die 2 Jahre lang aufgezeichnet wurden, verwendet. Dabei konnten durch Mittelwertbildung
der zehn Minuten Messwerte, über verschiedene Zeiträume, (1/2 – 24 Stunden)
unterschiedliche Speichergrößen nachgebildet werden.
Der Schwerpunkt dieser Diplomarbeit ist die technische-/wirtschaftliche Abschätzung der
Vor-/Nachteile dezentraler Erzeugung auf das Netz an ausgewählten Fallbeispielen.
Bei Fallbeispiel 1 handelt es sich um ein historisch gewachsenes Mittelspannungs (MS) –
Netz, welches von einem Kleinwasserkraftwerk gespeist wird. Dieses Kraftwerk versorgt über
eine 25 km lange MS – Leitung ein Skigebiet, welches rund 1,2 MW an Wirkleistung
benötigt. Entlang dieser Leitung werden mehrere kleine Dörfer versorgt und Kleinsteinspeiser
im Bereich von wenigen Kilowatt speisen hier ein. Am Ende der Leitung ergeben sich
Probleme mit der Spannungshaltung. Bei diesem Fallbeispiel wurde untersucht wie sich eine
dezentrale Einspeisung an der Sammelschiene des Skigebiets auswirken würde.
Bei Fallbeispiel 2 wurde eine bereits bestehende Anlage untersucht. Das Blockkraftwerk
(BKW)Wallenmahd liegt in der Industriezone Wallenmahd in Dornbirn. Im BKW werden
Pflanzenöle und auch Altspeisefette verfeuert. Das BKW hat eine Leistung von rund 3,5 MW
und wird mittels einer 10 kV Leitung direkt in das MS – Netz eingebunden. Hier wurde durch
Lastflussberechnungen die Verringerung von Leitungsverlusten analysiert. Außerdem wurden
weitere Synergien, die sich aus dem Bau dieses Kraftwerks ergeben könnten, untersucht.
Bei der dritten Fallstudie handelt es sich um das Speicherkraftwerk Mühlbach, das cirka zehn
Kilometer von Mittersill entfernt liegt. Die Betreibergesellschaft ist vom EnergieVersorgungs-Unternehmen vollkommen unabhängig. Die Einspeisung der elektrischen
Energie erfolgt über eine 30 kV Anbindung an das Netz. Dadurch werden Spannungsabfälle
im MS-Netz reduziert.