Die zuverlässige Betriebsführung von Übertragungsnetzen gehört zu den zentralen Herausforderungen der Energiewende. In den Leitwarten der Übertragungsnetzbetreiber (TSOs) müssen in Echtzeit Entscheidungen getroffen werden, um die Stabilität und Sicherheit des Systems zu gewährleisten. Zunehmend rückt dabei der Einsatz von Prognosemethoden in den Vordergrund, die es ermöglichen, den zukünftigen Zustand des Netzes möglichst genau vorherzusehen. Ein wesentlicher Schwerpunkt ist das Engpassmanagement: das frühzeitige Erkennen von Netzengpässen und die Entwicklung wirksamer Maßnahmen zu deren Bewältigung.

Mit der steigenden Komplexität und Volatilität des Systems stoßen klassische Verfahren an ihre Grenzen und werden daher durch moderne, datengetriebene Ansätze ergänzt. Methoden des maschinellen Lernens leisten hierbei einen wichtigen Beitrag, indem sie Prognosen von Last, Erzeugung und Netzbelastung verbessern und so die Entscheidungsfindung im Echtzeitbetrieb unterstützen. Durch die Verbindung von Systemwissen und datengetriebener Analyse entstehen neue Möglichkeiten für Forschung und praktische Anwendung im Systembetrieb.

Studierende, die sich für Themen wie Systembetrieb, Prognosen, Engpassmanagement oder den Einsatz von Machine Learning im Energiesystem interessieren, sind herzlich eingeladen, sich näher mit diesen Fragestellungen zu beschäftigen.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Frau Klara Krkalović.

Unter Systemdienstleistungen versteht man essenzielle Funktionen, die den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes gewährleisten. Besonders relevant ist hierbei die Bereitstellung von Regelleistung: Sie stellt sicher, dass Erzeugung und Verbrauch jederzeit im Gleichgewicht bleiben und die Netzfrequenz innerhalb der zulässigen Grenzen stabilisiert wird.

Mit der Energiewende entstehen neue Herausforderungen für die Planung und Organisation dieser Dienstleistungen. Der wachsende Anteil von Photovoltaik-, Windkraft- und Batteriespeicheranlagen sowie die zunehmende Elektrifizierung von Industrie und Mobilität verändern die Struktur von Erzeugung und Verbrauch grundlegend. Diese Entwicklungen machen Anpassungen sowohl im Regelleistungsmarkt als auch in der technischen Umsetzung der Netzregelung erforderlich.

In meinem Arbeitsbereich befasse ich mich mit der Identifikation von Risiken bei der Beschaffung von Systemdienstleistungen in einem vollständig erneuerbaren Energiesystem sowie mit der Entwicklung von Lösungsansätzen, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Schwerpunkte meiner Arbeit sind unter anderem:

• die Funktionsweise der Märkte für Regelleistung und Regelleistungserbringung sowie deren Wechselwirkungen mit den übrigen Strommärkten,
• die technische Ausgestaltung der Netzregelung (z. B. U/f-Regelung) und die Auswirkungen neuer Erzeugungs- und Verbrauchsformen wie veränderter Momentanreserve oder Batteriespeicher als Regelressourcen,
• die Auswirkungen alternativer Methoden zur Bereitstellung von Systemdienstleistungen, etwa durch Photovoltaik- und Windkraftanlagen, Batteriespeicher, steuerbare Verbraucher oder Aggregatoren. 

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Tobias Steiner.

Die Untersuchung der Stabilität von Energiesystemen umfasst eine Reihe von Analysen, die durchgeführt werden, um die Fähigkeit eines elektrischen Energiesystems unter bestimmten Betriebsbedingungen zu bewerten, nach Störungen wieder in ein Gleichgewicht zurückzukehren. Die Beurteilung des Stabilitätszustands des Systems ist von wesentlicher Bedeutung, da Energiesysteme für einen sicheren Betrieb in der Lage sein müssen, eine Vielzahl von Störungen zu überstehen.

In konventionellen Energiesystemen werden Stabilitätsprobleme hauptsächlich in drei Kategorien unterteilt: Rotorwinkelstabilität, Frequenzstabilität und Spannungsstabilität. Mit der Umstellung auf leistungselektronikbasierte Erzeugung wurden dieser Klassifikation zwei zusätzliche Kategorien hinzugefügt: Resonanzstabilität und umrichtergetriebene Stabilität.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Javad Rezaei.

Meine Betreuung von Bachelor- und Masterarbeiten konzentriert sich auf Energiemanagement und Optimierung in fortgeschrittenen Energiesystemen, darunter Mikronetze und Energiegemeinschaften. Unter Anwendung von Regelungstheorie und Methoden des maschinellen Lernens entwickeln wir innovative Strategien, um Effizienz, Zuverlässigkeit und Resilienz in diesen dezentralen Netzen zu steigern.

Die Studierenden befassen sich mit praxisnahen Fragestellungen wie dynamischem Lastmanagement, Integration erneuerbarer Energien und vorausschauender Instandhaltung. Dabei kommen Werkzeuge wie modellprädiktive Regelung, Reinforcement-Learning-Algorithmen und Optimierungs-Frameworks zum Einsatz, um Energieverluste zu minimieren und die Ressourcennutzung zu maximieren.

Durch praxisorientierte Projekte und Simulationen erwerben die Studierenden wertvolle Einblicke in die Entwicklung intelligenter, adaptiver Systeme, die den Übergang zu einer grüneren Energielandschaft unterstützen. Gleichzeitig erlangen sie interdisziplinäre Kompetenzen an der Schnittstelle von Ingenieurwesen, Data Science und Umweltverantwortung.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Dr. Ibrahim Brahmia.

Die Netzbetreiber tragen zur Umsetzung der Energiewende durch Gewährleistung eines sichern Systembetriebs bei. Bedingt durch die erhöhte Stromnachfrage und den Ausbau von dezentraler Erzeugung aus erneuerbaren Energien ist insbesondere ein Anstieg der Netznutzung zu verzeichnen, der weitgehend höher als die Geschwindigkeit des Netzausbaus ist. Diese Entwicklung gefährdet den sicheren Systembetrieb, beispielsweise durch Überlastungen aufgrund von einem Überangebot an Solarenergie. 

Das macht das Engpassmanagement auch in den Verteilnetzen erforderlich, nicht zuletzt, da die meisten erneuerbaren Energiesysteme, wie PV-Anlagen, an das Mittel- und Niederspannungsnetz angeschlossen sind. In Österreich wird Redispatch derzeit nur vom Übertragungsnetzbetreiber durchgeführt. Hier soll die Grenze der einspeisenden Leistung von über zehn auf über einen MW gesenkt und erneuerbare Energiesysteme mitberücksichtigt werden. Das führt dazu, dass fünf Mal so viele Erzeugungsanlagen in den Redispatch-Prozess eingebunden werden könnten. In weiterer Folge soll diese Grenze auf unter einen MW fallen, das zu einer Datenmenge von bis zu einer halben Million führen könnte.

Für die zukünftige Einführung von Redispatch im Verteilnetz (in Deutschland bekannt unter ‚Redispatch 2.0‘) muss, unter anderem, das Management von Flexibilitäten angepasst werden. Weiters gilt es (zurzeit noch fiktive) Prognosen im Verteilnetz, mögliche Erhöhungen der Übertragungskapazität bestehender Netze und das Verbraucherverhalten der Endverbraucher zu analysieren.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Frau Katharina Kastberger.

Bearbeitung und Erstellung von Systemmodellen des Stromnetzes zur Unterstützung von Netzplanung, Analyse und Optimierung. Durchführung von Netzmodellierungen und Simulationen und Analysen von Lastflüssen, Kurzschlüssen, sowie Netzstabilität und Ausfallszenarien. Modellierung und Analyse von Systemdienstleistungen (Regelleistungen,..) im Übertragungsnetz zur Bewertung sowie Weiterentwicklung von systemunterstützenden Methoden und Werkzeugen.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Dr. Thomas Kaufmann.

Der Betrieb des elektrischen Verbundnetzes wird zunehmend komplexer. Vergangene Störfälle haben verdeutlicht, wie entscheidend die Resilienz des elektrischen Energiesystems für seinen sicheren Betrieb ist. Diese Sicherheit gilt es während und nach vollzogener Energiewende zu gewährleisten.

Der Unterfrequenz-Lastabwurf (UFLA) ist ein wichtiges Systemschutzkonzept im elektrischen Energiesystem, um einen Blackout bei schwerwiegenden Störfällen mit hohem Erzeugungsdefizit zu verhindern. Die zunehmende Integration dezentraler Erzeugungsanlagen stellt die aktuellen Ansätze jedoch vor erhebliche Herausforderungen und reduziert die verfügbaren UFLA-Potentiale (keine reinen Lastzweige mehr). Gleichzeitig sinkt durch den Rückbau fossiler Kraftwerke die Trägheit des Gesamtsystems, was zu schnelleren Frequenzdynamiken führt und schwerere Frequenzstörungen begünstigt.

Bisher basiert die UFLA-Dimensionierung auf Jahresmittelwerten der Lasten und einer stufenweisen Reaktion auf Frequenzabfälle. Die Lastsituation variiert allerdings signifikant über den Tag, saisonal und zwischen verschiedenen Jahren. Infolgedessen kann im Störfall die verfügbare Abwurfmenge von den tatsächlich benötigten Werten deutlich abweichen (zu viel/zu wenig).

Daher sind adaptive UFLA-Konzepte zu entwickeln, um eine genauere Bestimmung der abzuwerfenden Last und eine optimale Auswahl der Abwurfpunkte zu ermöglichen, sodass möglichst wenige, aber wirksame Lastzweige abgeworfen werden.

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Marbod Kollnig.

In der Planung von Übertragungs- und Verteilnetzen wird mit Szenarientechniken ein möglichst genaues Modell des zukünftigen Netzbetriebs erstellt, um den Bedarf an Aus- und Umbaumaßnahmen frühzeitig zu identifizieren. Zunehmend kommen dabei so genannte Massenrechnungen, also automatisierte Simulationen vieler Netznutzungsfälle zum Einsatz, die zusätzlich zu den etablierten Planungsrechnungen auch probabilistische Aussagen zu Engpässen, betrieblichen Herausforderungen und potentiellen Risiken in der Zukunft machen zu können. Besonders durch den immer volatileren Netzbetrieb durch die zunehmende Integration erneuerbarer Erzeugung werden diese Herangehensweisen auf allen Netzebenen immer wichtiger und es kommen laufend neue Fragestellungen aus der Praxis hinzu, die mit wissenschaftlichen Methoden gelöst werden müssen.

Ausgehend von den Höchstspannungsebenen werden als mögliche Planungsoptionen HVDC (High Voltage Direct Current) und FACTS (Flexible AC Transmission Systems) zunehmend wirtschaftlich und technisch machbar. Diese eröffnen der Netzplanung zunächst auf den obersten, zukünftig aber auch auf den mittleren Spannungsebenen neue Möglichkeiten, weil dadurch nicht nur über das Design der Netzimpedanzen, sondern auch über den aktiven und regelbaren Eingriff in die Wirk- und Blindleistungsfüsse eine höhere Ausnutzung des Netzes möglich wird, was wiederum bei gleichen Netzstrukturen die Integration höherer Mengen aus erneuerbaren Energien zulässt. Diese neuen Technologien können das Verhalten des Netzes in allen Zeitbereichen und sowohl im ungestörten als auch im gestörten Betrieb positiv beeinflussen und werden am Lehrstuhl in verschiedenen Forschungsprojekten modelliert und untersucht.

Adequacy oder Leistungsbilanz-Themen nehmen in der betrieblichen Planung des elektrischen Energiesystems in allen Planungshorizonten (von mehreren Jahren im Voraus bis Day-Ahead) durch die Energiewende zunehmenden Raum ein. Im Grunde geht es um die Frage, wie das Matching von Erzeugung und Verbrauch zukünftig zu jedem Zeitpunkt organisiert wird. Die Begriffe „Dunkelflaute“ und „Hellbrise“ sind in der Öffentlichkeit in Verwendung, reduzieren die dazugehörigen wissenschaftlichen Fragestellungen allerdings nur auf zwei einzelne Aspekte. Am Lehrstuhl werden praktische Fragestellungen zum zukünftigen Systembetrieb und der Deckung der Leistungsbilanz auf Basis der realen Erfahrungen und prognostizierten Entwicklungen der Erneuerbaren mit wissenschaftlichen Methoden untermauert. 

Für Anfragen zu Bachelor- oder Masterarbeiten zu diesem Themengebiet kontaktieren Sie bitte Herrn Prof. Dr. Bernd Klöckl.