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Hochschule Ostwestfalen-Lippe

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Abschlussarbeiten

Prognose der Leistung von Photovoltaikanlagen mittels einer Skycam und Wettervorhersagen

Fortgeschrittene Energiemanagementsysteme nutzen Prognosealgorithmen für elektrische und thermische Bedarfe auf der Verbrauchsseite und für den photovoltaischen Ertrag auf der Erzeugungsseite. Nur mit diesen Prognosen können durch das Energiemanagement Bedarfe und Erträge sinnvoll korreliert werden.

In dieser Arbeit sollen sowohl Tages- als auch Minutenprognosen für den Ertrag von PV-Anlagen erstellt werden. Die Tagesprognosen basieren auf dem Standort, der Montagerandbedingungen und Wettervorhersagen. Die Minutenprognosen werden anhand von Bildern einer Skycam berechnet. Eine Skycam blickt im Winkel der PV-Module in den Himmel und nimmt dabei den Sonnenlauf und die Wolken auf. Aus diesen Bildern werden die Trajektorien der Wolken bestimmt und damit die zukünftige Verschattung durch die Wolken berechnet.  Beide Prognosen werden Anhang einer Beispielanlage und eines Kameraaufbaus getestet.  

Im Laufe der Arbeit lernen Sie den Umgang mit Matlab und die Grundzüge der Bildverarbeitung kennen. Weiterhin erhalten Sie Einblick in die Himmelsmechanik und der Wirkungsweise von PV-Anlagen. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.

Aufbau und Inbetriebnahme eines Prüfstandes für Luftwärmepumpen

In modernen Häusern werden oftmals Luftwärmepumpen zur Heizung und Warmwasserbereitung eingesetzt. In solchen Häusern nutzt die Wärmepumpe bis zu 80% des Primärenergiebedarfes. Daher sollte dieses Gerät aktiv ins Energiemanagement integriert werden. Um reproduzierbare Messungen durchzuführen muss ein Prüfstand im Labor aufgebaut werden.

In dieser Arbeit wird ein Prüfstand für eine WPL-15 von Stiebel-Eltron im Labor geplant und aufgebaut. Dabei sollen eine Luftkonditionierung (Wärmequelle) und einer Wasserkonditionierung (Wärmesenke) integriert werden und ein entsprechendes Messkonzept erarbeitet werden.

Im Laufe der Arbeit lernen Sie moderne Wärmepumpensysteme kennen. Außerdem erhalten Sie Einblick in die Prüfstandplanung und der Erstellung von Messkonzepten und MSR-Konzepten im Allgemeinen. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie Sich im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.

Entwicklung eines Testprogramms für Energiemanagementsysteme

Energiemanagementsysteme im Labor zu testen erfordert erhebliche Aufwände bei der Versuchsplanung. Solche Systeme liefern je nach Randbedingungen unterschiedliche Ergebnisse und können  nur in Echtzeit getestet werden. Daher muss ein Testschemata entwickelt werden, dass die Randbedingungen (eines Jahres) klassifiziert und ein zeitreduziertes Testprogramm enthält. Dieses Testprogramm sollte vergleichbare Ergebnisse liefern wie ein Test für ein gesamtes Jahr.

In der Arbeit sollen die Randbedingungen für Energiemanagementsysteme analysiert werden und ein Testschemata entwickelt werden. Anhand statischer Auswertung und Simulationen soll die Gleichwertigkeit zwischen Testprogramm und Ganzjahrestest gezeigt werden.

Im Laufe der Arbeit lernen Sie den Umgang mit Matlab und die Grundzüge des Energiemanagements. Weiterhin erhalten Sie Einblick in die statische Auswertung und der Versuchsplanung. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie Sich im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.

Prädiktives Energiemanagement für eine passive Wärmepumpenkühlung und Verschattungselementen

Heutige Wärmepumpen können sowohl heizen als auch kühlen, diese Funktion wird ausschließlich über die Raumtemperatur geregelt. Ebenso gibt es in vielen Gebäuden Verschattungen die entweder manuell oder per Zeitschaltung bedient werden. Eine sinnvolle Kombination dieser Elemente gibt es standardmäßig allerdings nicht. Sind beide Komponenten auf einander abgestimmt kann Kühlleistung eingespart werden.

In dieser Arbeit werden dazu Kommunikationskanäle zu einer Wärmepumpe und den Verschattungselemente aufgebaut. Anhand der Wärmepumpendaten und einer Wettervorhersage wird eine Optimierung entwickelt, die sowohl die Kühlung als auch die Verschattungen steuert. Zusätzlich ist eine Korrelation mit einer PV-Anlage denkbar, um so hauptsächlich erneuerbaren Strom zum Kühlen zu nutzen.

Im Laufe der Arbeit lernen Sie den Umgang mit Matlab und die Grundzüge des Energiemanagements. Weiterhin erhalten Sie Einblicke in moderne Wärmepumpenregelungen und Haustechniksysteme. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie Sich im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.

Entwicklung einer Handlungsempfehlung zur Auslegung von elektrischen Speichern mittels einer Simulationsstudie

Der Einsatz von elektrischen Speichern in Wohngebäuden hat in den letzten Jahren stark zugenommen. Dabei sind klare Handlungsempfehlungen zur Auslegung dieser Speicher auf Basis von einfachen Kennzahlen nicht  verfügbar.

In dieser Arbeit soll anhand von hochauflösenden Smartmeterdaten ein Auslegungstool mit Matlab entwickelt werden. Anhand dieses Tools soll ein mehrdimensionales Kennfeld als Basis für eine vereinfachte Auslegung für einen elektrischen Speicher erstellt werden.

Im Laufe der Arbeit lernen Sie den Umgang mit Matlab und die Grundlagen der elektrischen Speicherung von erneuerbaren Energien kennen. Weiterhin erhalten Sie Einblick in moderne Haustechnik und den Aufbau von PV-Anlagen. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.

Simulationsstudie zur Lichtabsorption in Halbleitermaterialien mittels Comsol oder MEEP

Licht wird in Halbleitermaterialen absorbiert. Die Erhöhung dieser Absorption ist ein Schlüssel zur Effizienzsteigerung von Solarzellen. Die Modellierung dieser Prozesse kann mit Hilfe von Simulationstools wie Comsol oder Meep durchgeführt werden. Die Programme lösen die vollständigen Maxwellgleichungen auf einem Gitter und können so die lokale Absorption im Material berechnen.

In dieser Arbeit sollen die grundlegenden Modelle zur Simulation von Halbleiterstrukturen und Licht aufgebaut werden. Dabei lernen Sie die Grundlagen der Simulation der Maxwellgleichungen und des Photonmanagements kennen. Wenn Sie Fragen zu diesem Thema haben, können Sie im Labor „elektrische Energietechnik“ melden.