Forschen unter Hochspannung
Hoch-spannende Entwicklungen an der TU Darmstadt
01.03.2023 von Laurent Brune / sas
Bei der Forschung zur Energiewende mitwirken hört sich grundsätzlich erstmal gut an. Aber wie ist es überhaupt möglich, sich hier einzubringen? Die Entwicklungen finden in sehr vielen Bereichen simultan statt. In diesem Artikel zeigen wir dir ein Beispiel, wie man selbst konkret aktiv werden kann.
Der Strom kommt, wie jeder weiß, aus der Steckdose, oder? Naja, so einfach ist es dann leider doch nicht. Denn: Um vom Erzeuger (Kraftwerk, Solarpark, Windpark etc.) zur Steckdose zu gelangen, muss der Strom, oder besser gesagt die elektrische Energie, oftmals über weite Strecken zum Verbraucher transportiert werden. In anderen Worten: die Energie, die für ganze Städte benötigt wird, fließt über relativ kleine Kabel.
Oftmals sind es hier die kleinen Dinge, die entscheidend sind. Leider ist es technisch nicht realisierbar, einfach ein sehr langes Kabel zu verwenden, da die Übertragungsleitungen teilweise über 1000 Kilometer lang sein müssen. Es werden daher viele Kabel elektrisch miteinander verbunden. Genau diese Verbindungsstellen, im Fachjargon nennt man sie Kabelmuffen, sind anfällig: sie haben eine höhere Ausfallwahrscheinlichkeit als das eigentliche Kabel. Ein Defekt kann zu einer erheblichen Ausfallzeit der gesamten Verbindung führen.
Dr.-Ing. Yvonne Späck-Leigsnering
Kabelmuffen sind die kritischste Komponente. Hier werden grundsätzlich neue, simulationsbasierte Entwurfsansätze in der Entwicklung benötigt.
Und was hat das jetzt mit der Energiewende zu tun? Naja, der Klimawandel zwingt uns zu einem radikalen Umbau der elektrischen Energieerzeugung hin zu regenerativer Energie. Und da die nicht immer genau da produziert wird, wo sie gebraucht wird, gehört dazu auch ihre Übertragung.
Schaut euch im Video die Forschung von unseren Power-Frauen an!
Für die Forschung an der Schnittstelle zwischen Hochspannungstechnik und theoretischer Elektrotechnik hat sich unsere Nachwuchsforscherin Yvonne Späck-Leigsnering bereits früh im Studium interessiert. Sowohl ihren Bachelor- als auch Masterabschluss absolvierte sie in Elektrotechnik und Informationstechnik an der TU Darmstadt. Für Ihre Arbeiten wurde Sie mehrfach ausgezeichnet, mitunter mit dem Heinrich und Margarete Liebig-Preis für ihre Masterarbeit und dem Faudipreis für Ihre Forschungsleistung.
Professorin Myriam Koch und unsere Doktorandin Greta Ruppert haben einen maßgeblichen Anteil an diesem Erfolg - denn Forschung kann nur im Team gelingen.
Mit ihrer Arbeitsgruppe QuinCE am Institut für Teilchenbeschleunigung und elektromagnetische Felder (TEMF) simuliert sie das Verhalten des Stromflusses bei den Verbindungsstellen der Kabel mit komplexen Computerprogrammen. Damit gelingt es, einen Einblick in die Verteilung der elektromagnetischen Felder im Inneren des Kabelsystems zu gewinnen – und so festzustellen, wie diese Stellen in Zukunft energieeffizienter und robuster entwickelt werden können.
Einer der schönsten Momente bei meiner Forschung ist, wenn Simulation und Experiment sehr gut übereinstimmen.
Diese Art von Analyse ist jedoch nicht nur auf Kabelverbindungen begrenzt. Das Verfahren ist auf eine große Reihe von anderen elektrotechnischen Betriebsmitteln anwendbar – die alle dazu beitragen können, die Energiewende umzusetzen.
