Verbraucher
Smart Grid- Kontrollzentrum
Sonnenkraftwerk
Windkraftwerk
Trainingssysteme für Erneuerbare Energien in Smart- und Micro Grids
Praxis- und projektorientiert Handlungskompetenzen erwerben
3. Ausgabe
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Regenerative Energien
Qualifikation durch Qualität
Unerschöpflich, nachhaltig, real – Die Zukunft ist grün
Die Energiewende hin zu erneuerbaren Energien, weg von Kohle, Öl und Atomkraft gewinnt an Fahrt. Heute ist die Technik so weit
fortgeschritten, dass Solarenergie, Windkraft, Wasserstoff und Biomasse als umweltfreundliche Energieträger nutzbar sind. Damit
sich der Trend fortsetzen kann, werden weltweit gut ausgebildete technische Fachkräfte gesucht.
Sonnige Aussichten mit Photovoltaik• Abu Dhabi kündigt an, es werde rund zwei Milliarden
US-Dollar in Technologie zur Herstellung von Photovoltaik-
Dünnschichtmodulen in Masdar investieren
• Im Silicon Valley entsteht mit einer Nennleistung von 25 Mega-
watt das größte Solarstrom-Kraftwerk der USA
• In Deutschland sind bereits 38,5 GW installierte Photovoltaik-
Leistung realisiert. Diese Leistung entspricht der von 38 moder-
nen Kraftwerksblöcken.
Saubere Zukunft mit Windenergie• Prognose für Deutschland: Im Jahr 2030 werden 25 % des
Stroms durch Windkraft erzeugt
• Eine 3,0 MW Windenergieanlage
spart jährlich 13.000 Barrel Öl
oder 10.000 Tonnen CO2 ein
2Lucas-Nülle
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Regenerative Energien
Smart Grid - Vernetzte Systeme im EnergietechniklaborMit den Lucas-Nülle-Ausstattungen kann die Nachbildung eines kompletten Energieversorgungsnetzes von der Erzeugung bis zum
Endverbrauch realisiert werden. So kann im Labor zum Beispiel die aus erneuerbaren Energien erzeugte Energie über die Leitungs-
nachbildung über tragen, mit Transformatoren angepasst und mit den Doppelsammelschienen auf beliebige Verbraucher verteilt
werden. Die Bussysteme der Mess- und Schutzgeräte lassen sich alle miteinander kombinieren und über die SCADA for Power-Lab-
Software zentral auswerten und steuern. Damit sind dem Aufbau und der Untersuchung intelligenter Netze im Labor keine Grenzen
mehr gesetzt.
Brennstoffzelle – Langzeitspeicher für Energie• Anwendung in emissionsfreien Fahrzeugen
• Verbreitung als Notstromversorgung
• Anwendung als Blockheizkraftwerk
3Lucas-Nülle
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Regenerative Energien
Photovoltaik
UniTrain Kurs Photovoltaik SO4204-3ALucas-Nülle
Sonnige Aussichten mit dem Photovoltaik-Kurs
In Zeiten von rapide ansteigenden Energiekosten und verstärktem Umweltbewusstsein stellt die Photovoltaik eine sehr interessante
Alternative zur herkömmlichen Energieerzeugung dar. Mit dem Photovoltaik-Kurs können Sie nicht nur die Grundlagen von Solar-
zellen kennen lernen und untersuchen, sondern auch ein Photovoltaiksystem im Direkt- oder Speicherbetrieb simulieren.
Lerninhalte• Funktionsprinzip und Wirkungsweise der Solarzelle
kennen lernen
• Kennlinienaufnahme eines Solarmoduls
• Die Abhängigkeiten des Stromes bzw. der Spannung
eines Solarmodules von Temperatur, Bestrahlungsstärke
und Einfallswinkel erklären
• Reihen-, Parallel- und andere Verschaltungsarten von
Solarzellen kennen lernen
• Herstellverfahren von Solarzellen kennen lernen
• Verschiedene Typen von Solarzellen erklären
• Aufbau eines Solarakkus kennen lernen
• Verschiedene Arten von Solaranlagen kennen lernen
• Aufbau eines Inselnetzes mit Solarakku
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Regenerative Energien
Multimediakurs unterstützt das Experiment
Ihre Vorteile• Vermittlung von Kenntnissen und Know-how mit dem UniTrain-Multimediakurs
• Grundausstattung zum Betrieb
• PC-gestützte Auswertung der Messdaten
• System arbeitet mit sicherer Kleinspannung 12 V
• System unterstützt Fehlersimulation
• Kursdauer ca. 4,5 Stunden
UniTrain Kurs Photovoltaik SO4204-3ALucas-Nülle
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Photovoltaik Advanced
Regenerative Energien
Lucas-Nülle6
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Projektarbeiten mit Industriekomponenten
LerninhalteUntersuchung von Solarmodulen• Optimale Ausrichtung von Solarmodulen erproben
• Kennlinienaufnahme von Solarmodulen
• Untersuchung des Verhaltens bei Abschattung
• Untersuchung der Wirkungsweise von Bypassdioden
• Verschaltungsarten von Solarmodulen kennen lernen
Aufbau von PV-Anlagen im Inselbetrieb• Installation von PV-Anlagen
• Aufbau und Test einer Insel-PV-Anlage im Direktbetrieb
• Aufbau und Test einer Insel-PV-Anlage im Speicherbetrieb
• Aufbau und Test einer Insel-PV-Anlage zur Erzeugung von
230 V Wechselspannung
Aufbau von PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb• Installation, Aufbau und Test einer PV-Anlage mit Netzein-
speisung
• Messung der erzeugten Energie einer PV-Anlage
• Bestimmung des Wirkungsgrades des Netz-Wechselrichters
• Untersuchung des Verhaltens einer PV-Anlage bei Netzausfall
Regenerative Energien
Ausstattung EPH 2Lucas-Nülle
Das Trainingssystem ermöglicht die realitätsnahe Simulation des Sonnenverlaufs. Auch ohne Sonne im Labor lassen sich die Versuche
mit Hilfe von Emulatoren praxisgerecht durchführen.
Die Vermittlung von Kenntnissen, Know-how und die PC-gestützte Auswertung der Messdaten wird durch den Multimediakurs
Photovoltaik Advanced ermöglicht.
Versuchsbeispiel „Photovoltaik Advanced“ EPH 2
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Photovoltaik Advanced
Ausstattung EPH 2Lucas-Nülle
Sonne im Labor
„Interactive Lab Assistant“• Multimediale Schritt-für-Schritt-Anleitung
• Erläuterung physikalischer Grundlagen durch leicht
verständ liche Animationen
• Testen des Lernfortschritts durch Fragen mit Auswertetool
• PC-gestützte Auswertung von Messdaten
• Starten von virtuellen Messgeräten direkt aus der Versuchs-
anleitung heraus
Solarmodul mit Altituden-Emulator• Einstellbarkeit des Sonnenwinkels in Abhängigkeit von
Position (Breitengrad), Datum und Uhrzeit
• Einstellbarkeit der Neigung des Solarmoduls
• 10-W-polykristallines-Solarmodul
• 500-W-Halogenstrahler mit Dimmer
• Realistische Emulation des Sonnengangs
Regenerative Energien
8
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Ausstattung EPH 2Lucas-Nülle
Solaremulator• Versuche auch ohne Sonne durch drei unabhängige
Solaremulatoren möglich
• Lichtintensität für jeden Emulator einzeln einstellbar
• Solaremulatoren in Reihe und Parallel schaltbar
• Zuschaltbare Bypassdiode enthalten
• 120-VA-Leistung
Industrie-Komponenten• Solarladeregler
• Inselwechselrichter
• Netzwechselrichter
• Einfache Inbetriebnahme und Untersuchung von
Industrie-Komponenten
Regenerative Energien
Ihre Vorteile• Vermittlung von Kenntnissen mittels Multimediakurs „Interactive Lab Assistant“
• Einsatz von Industrie-Komponenten
• Flexible Versuchsdurchführung durch reales Solarmodul oder Solarnachbildung
• PC-gestüzte Auswertung von Messdaten
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Photovoltaik Professional
Moderne PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb
LerninhalteUntersuchung von Solarmodulen
• Aufnahme des Tages- und Jahresverlaufs
• Optimale Ausrichtung von Solarmodulen
erproben(Steigerung des Energieertrages)
• Kennlinienaufnahme von Solarmodulen
Aufbau von PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb
• Messung der erzeugten Energie einer PV-Anlage
• Leistungsbegrenzung des PV-Wechselrichters (Derating)
• Bestimmung des Wirkungsgrades des Netz-Wechselrichters
• Regelverhalten des Netz-Wechselrichters, MPP Tracking
• Aufnahme der Ertragsdaten mittels Sonnenverlaufsemulator
• Untersuchung des Verhaltens einer PV-Anlage bei Netzausfall
• Wirtschaftlichkeit von Photovoltaikanlagen
Spannungsregelung im Ortsnetz
• Ortsnetztransformator
• Leistungsbegrenzung des PV-Wechselrichters (Derating)
• Automatische Regelung der Spannung im Ortsnetz
• Integration moderner PV-Anlagen ins SMART Grid
Der Aufbau von PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb wird realitätsnah vermittelt. Zur Stabilisierung des Stromnetzes werden die
Techniken Derating des Wechselrichters und regelbarer Ortsnetztransformator angewendet.Die Vermittlung von Kenntnissen, Know-
how und die PC-gestützte Auswertung der Messdaten wird durch den Multimediakurs Photovoltaik Professional zusammen mit der
SCADA Power Lab Software ermöglicht.
Regenerative Energien
Ausstattung EPH3Lucas-Nülle
Versuchsbeispiel „Aufbau von PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb“ EPH3
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Regenerative Energien
Ihre Vorteile• Sonnenverlaufsemulator
• Modernste Technologie mit Derating
• 3 phasige Netzeinspeisung
• Bedienung, Beobachtung und Steuerung mittels SCADA
• Einsatz von Industrie-Komponenten
• Blindleistung bereitstellen
• Vermittlung von Kenntnissen mittels Multimediakurs „Interactive Lab Assistant“
• Flexible Versuchsdurchführung durch reales Solarmodul oder Solarnachbildung
SCADA mit Derating des PV Wechselrichters
Industrieller Photovoltaik Wechselrichter mit SCADA Control
PV Emulator mit Verschattung
Wochenverlauf der Einstrahlung
Solarfeld Nachbildung mit Sonnenemulator
11Ausstattung EPH3Lucas-Nülle
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Windkraftanlagen
Regenerative Energien
Lucas-Nülle12
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Doppeltgespeiste Asynchrongeneratoren (DFIG)
Lerninhalte• Aufbau und Wirkungsweise moderner Windkraftanlagen
verstehen
• Physikalische Grundlagen „Vom Wind zur Welle“ erarbeiten
• Verschiedene Windkraftanlagenkonzepte kennen lernen
• Aufbau und Inbetriebnahme eines doppeltgespeisten
Asynchrongenerators
• Betrieb des Generators bei wechselnden Windstärken und
Regelung der Ausgangsspannung und -frequenz
• Bestimmung von optimalen Arbeitspunkten bei
wechselnden Windbedingungen
• Untersuchung des Verhaltens bei Netzfehlern
„Fault-ride-through“
Regenerative Energien
Ausstattung EWG 1Lucas-Nülle
Die Ausstattung ermöglicht die Untersuchung moderner Windkraftanlagen mit „Doppelgespeisten Asynchrongeneratoren“. Der Wind
lässt sich realitätsnah mit dem Servo-Maschinenprüfstand und der Software „WindSim“ emulieren. Durch die PC-Anbindung ist
während der Experimente eine komfortable Bedienung und Visualisierung gewährleistet. Der dazu gehörende Multimedia kurs „Inter-
active Lab Assistent“ vermittelt die theoretischen Kenntnisse, unterstützt die Durchführung der Versuche und die Auswertung von
Messdaten.
Versuchsbeispiel „Windkraftanlage“ EWG 1
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Windkraftanlagen
Regenerative Energien
Ausstattung EWG 1Lucas-Nülle
Frischer Wind im Labor
„Interactive Lab Assistant“• Multimediale Schritt-für-Schritt-Anleitung
• Erläuterung physikalischer Grundlagen durch leicht
verständ liche Animationen
• Testen des Lernfortschritts durch Fragen mit Auswertetool
• PC-gestützte Auswertung von Messdaten
• Starten von virtuellen Instrumenten direkt aus der Versuchs-
anleitung heraus: Control Center, DFIG Control, Synchronizer,
Power Control, Status Control, Speed Control, FRT- Monitor,
Vector-View, Oszilloskope, Messgeräte
WindemulatorWind und Flügelgeometrie sorgen bei realen Windkraftanlagen
für den Antrieb des Generators. Im Labor übernehmen der
Servo-Maschinenprüfstand und die Software WindSim die
Aufgaben des Windes. So lassen sich im Labor die gleichen
Verhältnisse emulieren wie bei realen Windkraftanlagen.
• Realitätsgetreue Emulation von Wind und Flügelgeometrie
• Drehzahl und -moment stellen sich in Abhängigkeit von Wind
und Pitchwinkel automatisch ein
• Pitch und Windstärke unabhängig voneinander einstellbar
• Eingabe von Windprofi len
• Aufzeichnung von mechanischen sowie elektrischen Werten
WindemulatorWind und Flügelgeometrie sorgen bei realen Windkraftanlagen
für den Antrieb des Generators. Im Labor übernehmen der
Servo-Maschinenprüfstand und die Software WindSim die
Aufgaben des Windes. So lassen sich im Labor die gleichen
Verhältnisse emulieren wie bei realen Windkraftanlagen.
• Realitätsgetreue Emulation von Wind und Flügelgeometrie
• Drehzahl und -moment stellen sich in Abhängigkeit von Wind
und Pitchwinkel automatisch ein
• Pitch und Windstärke unabhängig voneinander einstellbar
• Eingabe von Windprofi len
• Aufzeichnung von mechanischen sowie elektrischen Werten
Netzsynchronisation der WKA
Leistungsverteilung und Blindleistungssteuerung
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Regenerative Energien
Ausstattung EWG 1Lucas-Nülle
Doppeltgespeister Asynchrongenerator mit Steuergerät• Steuergerät mit zwei gesteuerten Wechselrichtern
• Ansteuerung des Generators im unter- und übersynchronen Betrieb
• Integrierter Leistungsschalter zur Schaltung des Generators ans Netz
• Automatische Regelung von Wirk- und Scheinleistung, Frequenz,
Spannung
• Manuelle und automatische Synchronisation
• Messung und Darstellung aller Systemgrößen
• „Fault-ride-through“-Experimente
„Kontrolleinheit für Doppeltgespeisten Asynchrongenerator“
Ihre Vorteile• Vermittlung von Kenntnissen und Know-how mittels Multimediakurs „Interactive Lab Assistant“
• Windkraft und mechanischer Aufbau der Windkraftanlage lassen sich detailgetreu mit dem Servo-Maschinenprüfstand emulieren
• Das mikrocontroller-gesteuerte Steuergerät für den doppelt gespeisten Asynchrongenerator ermöglicht eine komfortable
Bedienung und Visualisierung während der Experimente
• Modernste Technologie mit „Fault-ride-through“
• Integration in die Systeme der Energietechnik
„Fault-ride-through“
„Doppeltgespeister Asynchrongenerator“
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Kleinwindkraftanlagen
Strom für die dezentrale Versorgung
Lerninhalte• Aufbau und Wirkungsweise moderner Kleinwindkraft-
anlagen verstehen
• Physikalische Grundlagen „Vom Wind zur Welle“ erarbeiten
• Verschiedene Windkraftanlagenkonzepte kennen lernen
• Aufbau und Inbetriebnahme eines Kleinwindkraftgenerators
• Betrieb mit wechselnden Windstärken im Speicherbetrieb
• Energiespeicherung
• Optimierung der Anlage
• Aufbau einer Inselanlage zur Erzeugung von 230 V
Wechselspannung
• Hybridsystemen zur autarken Strom versorgung mittels
Windkraft und Photovoltaik kennenlernen von
Kleinwindkraftanlagen bis 5kW Leistung werden heute für dezentrale Stromversorgungen eingesetzt. Die Anlagen erzeugen Gleich-
spannung. Die Energie lässt sich über Laderegler in Akkus speichern. Über Wechselrichter werden Wechselspannungen für den
Betrieb von Netzverbrauchern erzeugt.
Der Einfluss von Windstärke und mechanischem Aufbau der Windkraftanlage lassen sich detailgetreu mit dem Servo-Maschinenprüf-
stand und der Software „WindSim“ emulieren.
Regenerative Energien
Ausstattung EWG 2Lucas-Nülle
Versuchsbeispiel „Kleinwindkraftanlage“ EWG 2
16
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Regenerative Energien
Ausstattung EWG 2Lucas-Nülle
Produkteigenschaften, die überzeugen
Ihre Vorteile• Vermittlung von Kenntnissen und Know-how mittels Multimediakurs „Interactive Lab Assistant“
• Windkraft und mechanischer Aufbau der Windkraftanlage lassen sich detailgetreu mit dem Servo-
Maschinenprüfstand emulieren
• Das Verhalten des Generators im Labor entspricht dem der realen Anlage
• Reale Kleinwindkraftanlage für den Betrieb im Außenbereich inklusive Mastset, integrierbar
„Interactive Lab Assistant“• Multimediale Schritt-für-Schritt Anleitung
• Erläuterung physikalischer Grundlagen durch leicht
verständ liche Animationen
• Testen des Lernfortschritts durch Fragen mit Auswertetool
• PC-gestützte Auswertung von Messdaten
• Starten von virtuellen Messgeräten direkt aus der Versuchs-
anleitung heraus
Synchrongenerator • Windkraft und mechanischer Aufbau der Windkraftanlage
lassen sich detailgetreu mit dem Servo-Maschinenprüfstand
emulieren
• Das Verhalten des Generators im Labor entspricht dem der
realen Anlage
• Kleinwindkraftanlage für den Betrieb im Außenbereich geeignet
• Vermittlung von Kenntnissen und Know-how mittels Multi-
mediakurs „Interactive Lab Assistant“
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Brennstoffzellentechnik
Aufbau und Wirkungsweise von Brennstoffzellen
Lerninhalte• Funktionsprinzip und Wirkungsweise der Brennstoffzelle
kennen lernen
• Kennlinienaufnahme einer Brennstoffzelle
• Elektrochemische Prozesse der Elektrolyse erklären
(1. und 2. Faraday’sche Gesetz)
• Faraday- und Energiewirkungsgrad einer Brennstoffzelle
bestimmen
• Reihen- und Parallelschaltung von Brennstoffzellen
• Leistungsbetrachtung von Brennstoffzellen
• Funktionsprinzip und Wirkungsweise des Elektrolyseurs
kennen lernen
• Aufnahme der UI-Kennlinie des Elektrolyseurs
• Faraday- und Energiewirkungsgrad eines Elektrolyseurs
bestimmen
Erneuerbare Energien werden bereits heute als Lösung für die erwartete Energieknappheit im 21. Jahrhundert gehandelt. Die auf
Wasserstoff basierende Brennstoffzelle ist Teil dieser Lösung. Als ergänzende Technologie wird es in künftigen Energiesystemen zur
Erzeugung von sauberer Energie aus regenerativem Wasserstoff verwendet.
Regenerative Energien
UniTrain Kurs Brennstoffzellentechnik SO4204-3CLucas-Nülle
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Multimediakurs unterstützt das Experiment
Regenerative Energien
UniTrain Kurs Brennstoffzellentechnik SO4204-3CLucas-Nülle
Ihre Vorteile• Vermittlung von Kenntnissen und Know-how mittels Multimediakurs „Interactive Lab Assistant“
• Kompaktes Gerät mit PEM Doppelbrennstoffzelle und PEM Elektrolyseur mit Gasspeicher
• Gefahrloser Umgang mit Wasserstoff
• Stromversorgung 2 V / 2,5 A zur Speisung des Elektrolyseurs bereits integriert
• Vielfalt von Lasten (Lampen, Ventilator)
• Variable Last zur Kennlinienaufnahme
• Kursdauer ca. 4,5 Stunden
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Smart Grid
Für die Zukunft bestens gerüstet: Intelligente Stromnetze im Energietechniklabor
Neue Techniken werden künftig das Stromnetz besser für die Anforderungen der Zukunft rüsten. Ein fl exibleres Netzmanagement soll
den steigenden Anteil erneuerbarer Energien mit konventionellen Kraftwerkinfrastrukturen kompatibel machen.
Die Vielfalt und Vielzahl dieser dezentralen Kraftwerke erfordert eine neue Betriebsführung des Stromnetzes – das intelligente Netz –
„Smart Grid“:
• Verbesserte Koordination von Energiebedarf und -erzeugung
• Einsatz moderner Informationstechnologie, wie Internet, Sensoren, Steuerungen und drahtlose Übertragungsgeräte
• „Smart Metering“ – an Endpunkten des Stromnetzes messen digitale Stromzähler den Stromverbrauch.
• Verlagerung des Verbrauchs im Haushalt weg von Spitzenlastzeiten
• Start von fl exiblen Anwendungen, wie etwa das Wäschewaschen, außerhalb der Spitzenlastzeiten direkt vom Energieversorger
Lucas-Nülle
Smart Grid
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Smarte Messgeräte:
• Smarte Messgeräte, die über verschiedene Kommunikations-
schnittstellen (z. B. LAN, RS485, USB) und Steuerelemente
verfügen
• Messung und Steuerung aller relevanten Werte mittels Smart
Meter und Leistungsschalter
• SCADA Net Kompatibel: Anzeige und Steuerung der Mess-
werte und Zustände von jedem PC im Netzwerk
SCADA Software im Smart Grid
• Realisierung, Steuerung und Analyse komplexer intelligenter
Netze (Smart Grid)
• Auf die Ausbildung abgestimmte SCADA Software
• SCADA SPS: Integrierte Soft SPS (IEC 61131)
• SCADA Logger: Aufnahme, Darstellung, Auswertung und
Export aller Werte über die Zeit
• SCADA Designer: Symbolische Anordnung aller Geräte der
Lucas-Nülle-Energietechnik auf der Bedienoberfl äche
• SCADA Viewer: Anzeige und Steuerung der Messwerte und
Zustände aller im Netz vorhandenen Systeme
• SCADA Net: Das Client-/ Server-Konzept ermöglicht den
gleichzeitigen Remotezugriff von jedem PC (Studenten) auf die
Systeme im Smart Grid
• SCADA Panel Designer: Design eigener Bedienoberfl ächen
Modulare Integration der Regenerativen Energie-erzeugung ins Smart Grid:
• Photovoltaik
• Windkraft
• Speicherung elektrischer Energie mittels Pumpspeicher-
kraftwerk
• Konventionelle Energieerzeugung
• Übertragung und Verteilung
• Energiemanagement (dynamische Energieerzeugung und
-verbrauch koordinieren)
Lucas-Nülle
Smart Grid
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„Smart Grid“ - Intelligente Stromnetze
Das vernetze Energietechniklabor
Die Ausstattungen erlauben das elektrische und informationstechnische Kombinieren der Trainingssysteme zur Erzeugung, Übertra-
gung, Verteilung, Schutz und zum Management elektrischer Energie. Über Das Smart Grid Kontrollzentrum werden alle Werte erfasst
und entsprechende Schalthandlungen ausgelöst. Somit kann der Einfluss der regenerativen Energieerzeugung auf die Energieerzeu-
gung im Labor untersucht werden. Beliebige Szenarien lassen sich damit abbilden, wie z.B.:
• Laden von Elektrofahrzeugen bei Überangebot von Windenergie
• Speichern von Energieüberschüssen im Pumpspeicherkraftwerk
• Abschalten von Verbrauchern zur Spitzenlastreduktion
• Ausgleich von Energieengpässen durch das Pumpspeicherkraftwerk
Die SCADA Software ermöglicht das Beobachten und Steuern der Gesamtanlage von jedem Arbeitsplatz
PhotovoltaikPumpspeicher-
kraftwerkWindkraftanlage
Lucas-Nülle
Smart Grid
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SMART Grid Kontrollzentrum
Energie-management
Lucas-Nülle
Smart Grid
Erzeugung Übertragung Schutz Verteilung Verbrauch
SCADA Control CenterEnergie Management
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Smart Grid
„Smart Grid“ - Intelligente Stromnetze
Smart Grid – Kontrollzentrum - Energiemanagement
Diese Ausstattung bildet die Zentrale des Smart Grids in dem Energietechniklabor. Neben der Erzeugung, Übertragung und Verteilung
der Energie werden hier mittels SCADA Software alle Werte erfasst und entsprechende Schalthandlungen ausgelöst. Dies kann ma-
nuell, wie auch automatisch mittels Soft SPS erfolgen. Einspeisungen erzeugter Energien und Laständerungen werden von dem Smart
Grid Kontrollzentrum erfasst und entsprechende Gegenmaßnahmen ergriffen, um das Energienetz stabil zu halten.
Lerninhalte• Dreiphasiges Doppelsammelschienensystem
• Untersuchungen an Drehstromleitungen
• Überstromzeitschutz für Leitungen
• Komplexe Verbraucher, Energieverbrauchsmessung und Spitzenlastüberwachung
• Handbetätigte und automatische Blindleistungskompensation
• Lastmanagement - Demand Side Management
• Intelligente Steuerung der Erzeuger und Verbraucher
Versuchsbeispiel „Smart Grid: Erzeugung, Verteilung, Übertragung und Management elektrischer Energie ESG1“
Sinnvolle Ergänzungen für ein Smart Grid:• Photovoltaik Professional (EPH3)
• Windkraftanlagen (EWG1)
• Pumpspeicherkraftwerk (EUG3)
• Transformatoren (EUT)
• Übertragungsleitungen (EUL)
• Schutzeinrichtungen (ELP)
• HGÜ Hochspannungs-
Gleichstromübertragung (EDC1)
• Energieerzeugung (EUG)
24 Ausstattung ESG1 Lucas-Nülle
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Smart Grid
Inselparallelbetrieb / Micro Grid
Wird dieses Inselnetz an das Smart Grid gekoppelt spricht man vom Micro Grid, welches drei Betriebsmodi hat: On Grid, Off Grid und
Dual Modus. Das Micro Grid bietet folgende Vorteile:
Micro Grids werden eine zentrale Rolle im Smart Grid von Morgen einnehmen.
• Reduzierung der Übertragungs- und Transformatorverluste
• Unabhängigkeit vom großen Energieversorger
• Smart Grid als Backup System
• Intelligente mit SCADA gesteuerte Versorgung und Verbraucher
• Energieerzeugung mit erneuerbaren Energien
• Opt. der Stromqualität, Zuverlässigkeit und Nachhaltigkeit
Lerninhalte• Regelung von mehreren Generatoren im Inselnetz
• Regelung von mehreren Generatoren im Netzparallel betrieb
• Koordination von Energiebedarf und -erzeugung im
Inselnetz
• Einsatz moderner Informationstechnologie wie z.B.
vernetzte Sensoren/Aktoren, SPS-Steuerung und
SCADA-Bedienoberfläche
• „Smart Metering“ eines Bilanzknotens um ein Subnetz
autark zu machen.
• Manuelle Regelung
• Spannungsregelung
• Frequenzregelung
• Drehmomentregelung
• cos phi-Regelung
• Droopregelung
Ausstattung EMG 2 Lucas-Nülle
Versuchsbeispiel „Inselparallelbetrieb mit zwei Generatoren“ EMG2
Sinnvolle Ergänzungen für ein autarkes Micro Grid:• Photovoltaik Professional (EPH3)
• Windkraftanlagen (EWG1)
• Pumpspeicherkraftwerk (EUG3)
• Dynamische Verbraucher (EUC2)
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Smart Grid
Smart Grid – Micro Grid
Energieerzeuger in Smart und Micro Grids
Diese ergänzenden Ausstattungen zur Energieerzeugung können optional einzeln oder zusammen zu den Ausstattungen „ESG 1 Smart
Grid“ oder „EMG Micro Grid“ ergänzt werden. Damit sind umfangreiche Untersuchungen im „Smart Grid“, wie auch im „Micro Grid“
realisierbar.
LerninhalteWindkraftanlagen EWG 1
• Betrieb des Generators bei wechselnden Windstärken und
Regelung der Ausgangsspannung und -frequenz
• Bestimmung von optimalen Arbeitspunkten bei wechseln-
den Windbedingungen
PV-Anlagen im Netzparallelbetrieb EPH 3
• Aufbau und Test einer PV-Anlagen mit Netzeinspeisung
• Messung der erzeugten Energie einer PV-Anlage
• Bestimmung des Wirkungsgrades des Netz-Wechselrichters
• Ortsspannungsnetzregelung
Synchrongenerator EUG
• Generatorregelung und Synchronisation
• Handbetätigte Synchronisierschaltungen
• Automatische Synchronisierschaltungen
• Automatische Leistungsregelung
• Automatische Leistungsfaktorregelung
Versuchsbeispiel „Smart Grid Ergänzung zu ESG 1: Energieerzeuger im Smart Grid“
26 Ergänzungsausstattung zu ESG 1Lucas-Nülle
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Smart Grid
Ergänzungsausstattung zu ESG 1Lucas-Nülle
Pumpspeicherkraftwerk
Versuchsbeispiel „Smart Grid Ergänzung zu ESG 1: Pumpspeicherkraftwerk EUG 3“
Lerninhalte• Funktionsweise von Pumpspeicherkraftwerken
• Start und Synchronisierung der Synchronmaschine
• Manuelle Leistungsregelung: generatorisch und motorisch
• Halbautomatische Wirk- und Blindleistungsregelung
• Pumpspeicherkraftwerke im Smart Grid
• Vollautomatische Kompensation einer extern gemessenen Wirk- und Blindleistung
• SCADA Steuerung und Regelung der Anlage
In Pumpspeicherkraftwerken wird die elektrische Energie durch Umwandlung in potentielle Energie von Wasser gespeichert und nach
Umwandlung dieser potentiellen Energie in elektrische Energie wieder ins Netz gespeist. Sie sind durch Zunahme der regenerativen
Energieerzeugung notwendige und unverzichtbare Energiespeicher in einem Smart Grid mit hoher Netzqualität. Die Ausstattung Pump-
speicherkraftwerk ergänzt die Experimente rund um Smart Grid mit regenerativer Energieerzeugung um einen Energiespeicher.
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