Intelligente Stromnetze: Kommunikation, Regelung, Sicherheit und Privatsphäre
Übersicht
| Dozent |
Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau
Dr. Marcus Venzke |
| ECTS Leistungspunkte | 2,0 |
| Arbeitsaufwand | 60 Stunden insgesamt |
| Leistungsnachweis | Vortrag, Mitarbeit |
| Zeitraum | Sommersemester |
| Sprache | Deutsch |
Beschreibung
Smart Grids sind moderne Stromnetze, in denen Kommunikationsnetze umfassend zur Erfassung von Daten und zur Steuerung und Optimierung des Stromnetzbetriebs und angeschlossener Generatoren und Verbraucher verwendet werden. Sie sind als „neue Stromnetze“ ein wesentlicher Beitrag zur „Energiewende“, weil die an vielen Stellen eingespeiste, stark schwankende Leistung von Wind- und Solarfarmen neue Konzepte für Stromnetze erfordert. Traditionell waren Stromnetze auf die Verteilung von Strom weniger Großkraftwerke ausgelegt. Kommunikationsmöglichkeiten für Sensorik und Steuerung gab es nur in Hochspannungsnetzen, während Mittel- und Niederspannungsnetze im Wesentlichen passiv waren. Die Einspeisung von Leistung in Mittelspannungsnetze (z. B. durch Windfarmen) und Niederspannungsnetze (z. B. durch Solaranlagen) können jedoch zu einer entgegengesetzten Flussrichtung führen, die auch dort Monitoring und Steuermöglichkeiten erfordern. Außerdem gewinnt die Steuerung von Verbrauchern (Lasten) an Bedeutung, um das Netz zu stabilisieren, effizienter zu nutzen und die Energieeffizienz zu verbessern. Allerdings wirft die Vernetzung bis zum Stromkunden auch Fragen zum Datenschutz, zur Sicherheit und zur Zuverlässigkeit des Stromnetzes auf.
Im Seminar wollen wir uns mit ausgewählten Themen ein Verständnis über den Bereich Smart Grids erarbeiten. Nach einem Überblick über traditionelle Stromnetze, geht es um die Definition und Ziele von Smart Grids, seine Anwendungen, Kommunikationsnetze, Beispiele, Herausforderungen (Datenschutz, Safety und Security) und Energiemärkte. Jede Studentin und jeder Student erarbeitet einen Teil dieses Bereichs mit Hilfe gegebener und selbst gesuchter Literatur und vermittelt ihn den Studierenden im Rahmen eines Vortrages. Dabei konzentrieren wird uns auf Aspekte der Informatik und deren Anwendung und behandeln elektrotechnische Themen nur so weit, wie es für das Problemverständnis notwendig ist.
Vorkenntnisse
- Grundkenntnisse von Elektrizität, Welchselstrom, Stormnetzen
Ziele
Wissen
Grundlegende Prinzipien von Smart Grids
Sozialkompetenz:
- Studierenden erläutern die in einem wissenschaftlichen Aufsatz geschilderten Probleme und die im Aufsatz entwickelten Lösungen in einem Fachgebiet der Informatik, bewerten die vorgeschlagenen Lösungen in einem Vortrag und reagieren auf wissenschaftliche Nachfragen, Ergänzungen und Kommentare.
- Studierenden beschreiben wissenschaftliche Fragestellungen in einem Fachgebiet der Informatik und erläutern in einem Vortrag einen von ihnen entwickelten Ansatz zu dessen Lösung und reagieren dabei angemessen auf Nachfragen, Ergänzungen und Kommentare.
Selbstständigkeit:
- Die Studierenden bewerten selbständig Vor- und Nachteile von Repräsentationsformalismen für bestimmte Aufgaben, vergleichen verschiedene Algorithmen und Datenstrukturen sowie Programmiersprachen und Programmierwerkzeuge, und sie wählen eigenverantwortlich die jeweils beste Lösung aus.
- Die AbsolventInnen erarbeiten sich selbständig ein kleines, sehr klar abgegrenztes wissenschaftliches Teilgebiet, können dieses in einer Präsentation vorstellen und verfolgen aktiv die Präsentationen anderer Studierender, so dass ein interaktiver Diskurs über ein wissenschaftliches Thema entsteht.