Untersuchung der Auswirkung von Wärmepumpen auf die Oberschwingungsverzerrung eines realen Netzes

Masterarbeit, Studienarbeit, Bachelorarbeit

Hintergrund

Im Zuge des Projektes EnEff Campus Licht-wiese werden Wege der Energieeffizienz-steigerung des Campus Lichtwiese der TU Darmstadt erforscht. Ziel ist die Verringerung der CO2-Emissionen durch Einsparung von Primärenergien, Sektorenkopplung und verbesserte Ener-giemanagement-Strategien. Ein zukünftiges Szenario ist die Realisierung der Wärmeversorgung durch Wärmepumpen (WP). Diese beziehen ihre elektrische Energie aus dem elektrischen Energienetz und speisen das Wär-menetz: WP stellen also zentrale Elemente der Sektorenkopplung. Gleichzeitig werden WP meist über Leistungselektronik an das elektrische Netz angebunden und emittieren aufgrund ihrer Funktionalität Ober-schwingungen sowohl in den Strom als auch in die Spannung des Strom-netzes. Je nach Ausprägung und Sensibilität der ans Stromnetz angeschlos-senen Betriebsmittel, können erhöhte Systemverluste, Fehlfunktionen von Betriebsmitteln und Geräuschemissionen die Folge sein. Daher ist die Un-tersuchung der Auswirkungen von Umrichter-betriebenen WP auf das elektrische Netz eine zu untersuchende Fragestellung

Aufgabe

Zunächst soll auf Basis einer fundierten Literaturrecherche ein Überblick über das Thema erlangt werden. Der Zusammenhang zwischen WP und Oberschwingungen ist zu verstehen. Anschließend ist das im Netzberech-nungsprogramm PowerFactory umgesetzte Netzmodell des Campus Licht-wiese zu verstehen und geeignete Modelle für WP zu analysieren, die da-raufhin in PowerFactory umgesetzt werden sollen. Das WP-Modell muss zum einen den Arbeitspunkt der WP als auch ihre Auswirkungen auf die Oberschwingungsverzerrung des Netzes nachbilden können. Die zur Simu-lation verwendeten Messdaten stammen von einem Monitoring-System, das im Rahmen des Projektes am Campus Lichtwiese umgesetzt wurde. Hier ist die Aufbereitung der Daten zu leisten, sodass sie dem Modell zuge-fügt werden können. Als Grundlage dazu dient eine Schnittstelle zwischen PowerFactory und der Programmiersprache Python, in der die Datenaufbe-reitung erfolgt. Schließlich sind harmonische Lastflussuntersuchungen durchzuführen und die Auswirkungen der WP zu analysieren. Technologie und Platzierung der WP sind Parameter, die es ggf. zu variieren gilt.