Flexible Elektrische Netze
Forschungscampus Flexible Elektrische Netze
Ziel des Aachener Forschungscampus Flexible Elektrische Netze (FEN) ist, basierend auf der Erforschung und Entwicklung eines flexiblen Stromnetzes, einen Beitrag zur Realisierung der Energiewende zu leisten. Durch intelligente, vernetzte Komponenten wird dieses Netz die zukünftige Energieversorgung mit einem hohen Anteil an dezentralen und erneuerbaren Energiequellen gewährleisten. Gleichzeitig ermöglicht der Forschungscampus FEN mit diesem entwickelten Stromnetz eine sichere und bezahlbare Stromversorgung.
Was macht den Forschungscampus aus?
Mit dem wachsenden Anteil des Stroms aus erneuerbaren Energien im Rahmen der Energiewende ändern sich die Anforderungen an bestehende Stromnetze. Aus diesen Gründen müssen Stromnetze entsprechend effektiver und leistungsfähiger ausgebaut werden. Der Forschungscampus FEN forscht daher an flexiblen, automatisierten Gleichspannungsnetzen (DC-Netze) für die zukünftige Energieversorgung. Diese sollen das klassische Wechselspannungsnetz ablösen, um bei stetig steigender Zahl dezentraler und erneuerbarer Energiequellen eine sichere, effiziente und flexible Versorgung zu gewährleisten.
Die transdisziplinäre Forschung des Forschungscampus FEN konzentriert sich auf die Entwicklung der DC-Technologie in den Forschungsfeldern Netze und Systeme, Komponenten, Digitalisierung sowie Sozioökonomie. Die Zusammenarbeit von Wissenschaft und Industrie unter einem Dach, die Integration der universitären Prüfstände und Labore sowie dem einzigartigen Mittelspannungs-DC-Versuchsnetz bilden herausragende Voraussetzungen zur Entwicklung und Realisierung der Netze der Zukunft. Zudem ist auch die Struktur des Forschungscampus FEN gemeinschaftlich geprägt. Eine paritätische Besetzung der Gremien aus Wissenschaft und Industrie ermöglicht Innovationen über die Grenzen einzelner Fachkompetenzen zu erzielen.
Der „FEN Think Tank“ auf dem RWTH Aachen Campus ermöglicht des Weiteren den direkten Austausch zwischen den Partnern. Der Forschungscampus FEN bietet ein spezielles Programm für Industriepartner an, in dem Mitarbeitende die Gelegenheit haben, sich im Rahmen von Workshops oder der Forschungsarbeit innerhalb der FEN-Projekte persönlich weiterzubilden.
Worauf liegt der inhaltliche Schwerpunkt des Forschungscampus?
Die Forschung des Forschungscampus FEN konzentriert sich auf die Integration und Entwicklung der Gleichspannungstechnologie in fünf verschiedenen Forschungsfeldern: Im Feld Netze und Systeme passen die Akteure die Planungsgrundlagen auf Gleichspannungsnetze an und untersuchen die Rückwirkungen auf die bestehende Wechselstrominfrastruktur. Die für den Aufbau und Betrieb der Gleichspannungsnetze erforderlichen Materialien erprobt der Forschungscampus im Bereich Komponenten. Im Forschungsfeld Digitalisierung stehen die Realisierung einer Cloud-Plattform für intelligente Energiedienstleistungen sowie die Sicherheit zukünftiger Smart Grids im Fokus. Im Forschungsfeld Sozioökonomie erforscht der Forschungscampus FEN die gesellschaftliche Akzeptanz sowie ökologische, städtebauliche und ökonomische Aspekte der Energiewende und der Gleichspannungsnetze. Im fünften Themenbereich Standardisierung wirkt der Forschungscampus FEN aktiv an der Entwicklung und internationalen Etablierung von Standards und Normen für Gleichspannungsnetze und -komponenten mit.
Weitere Hintergrundinformationen
In den folgenden Texten finden Sie weitere Informationen zum Forschungscampus FEN.
Weltweit wird bei Stromnetzen bisher auf Wechselspannung (50/60 Hz) gesetzt. Diese historische Struktur begegnet im Rahmen der Energiewende neuen Herausforderungen, für die sie nicht geschaffen wurde. Eine Alternative für den wachsenden Kapazitätsbedarf kann der Ausbau der DC-Netze sein – diese erfordern allerdings neue Komponenten und eine Anpassung der Netzstruktur. Die Erforschung von Konzepten, Komponenten und das Aufzeigen der Machbarkeit der komplexen DC-Netze stand daher im Mittelpunkt der Projekte der ersten Förderphase des Forschungscampus FEN. Die Akteure bauten ein einzigartiges Mittelspannungs-DC-Netz zur Verifizierung und Demonstration der Technologie auf. Dazu erforschten sie die grundlegenden Komponenten zur Verknüpfung verschiedener Spannungsebenen sowie die benötigten Schutzkonzepte.
Vor dem Hintergrund der Erkenntnisse der ersten Förderphase überarbeiteten die Partner die Struktur des Forschungscampus FEN. So entwickelten sie die Aufteilung der Forschungsschwerpunkte entlang der elektrischen Spannungsebenen weiter und hin zu fünf Forschungsfeldern: Netze & Systeme, Komponenten, Digitalisierung, Sozioökonomie und Standardisierung. Diese Felder erforschen die Themenschwerpunkte nicht nur inter- und transdisziplinär, sondern zudem mit einem systemischen Ansatz. Dieser umfasst alle Spannungsebenen, die Sektorenkopplung und die Veränderungen der gesamten Infrastruktur hin zu einer zellularen Netzstruktur. Die neue Forschungsstrategie erhöht sowohl die frühzeitige Identifikation von Innovationen als auch eine zeitnahe Umsetzung in Anwendungen und Produkte.
Basierend auf den positiven Ergebnissen der ersten Förderphase entwickeln die sechs geförderten Projekte der zweiten Förderphase stringent die Forschungslinie des Forschungscampus FEN weiter. Der Forschungsfokus ist dabei von einer Komponentenebene hin zu einer Anwendungsebene gerückt, in der mittelfristig chancenreiche Anwendungsszenarien untersucht werden. Diese können insbesondere zunächst in Nischen und Pilotprojekten umgesetzt werden, wodurch der Nachweis der Praxistauglichkeit der DC-Technologie erfolgt, und anschließend daraus in breite Anwendungsoptionen hinaus diffundieren. Die Projekte der Förderinitiative erarbeiten die für die jeweiligen Szenarien spezifischen Grundlagen und erforschen die DC-Technologie in technisch-wissenschaftlicher und gesellschaftlich-ökonomischer Hinsicht.
Neben der Zusammenarbeit in den geförderten Projekten wird am Forschungscampus FEN eine gemeinschaftliche Forschung und ein Austausch untereinander gelebt. So werden zahlreiche Seed-Fund-Projekte, kurze Studien, welche vom Forschungscampus FEN finanziert und von den Industriepartnern unterstützt werden, durchgeführt, die aktuelle technologische Fragestellungen behandeln. Zudem leisten die Partner durch eigen- und fremdfinanzierte Projekte im Forschungscampus FEN einen wichtigen Beitrag zur Verstetigung der Forschung. Die aktive Mitarbeit in Standardisierungsgremien, Workshops, Lehrveranstaltungen und gemeinsamen Veranstaltungen/Aktivitäten unterstützen die Forschungstätigkeiten.
Der wichtigste Meilenstein des Forschungscampus FEN war die Realisierung und Inbetriebnahme des MVDC-Forschungsnetzes in 2019. Da ein solches System bisher noch nicht existiert, war es eine wissenschaftliche und technische Herausforderung. Es dient dem Forschungscampus FEN als Versuchsnetz, an der er weitere Forschungen und Testungen unter Realbedingungen durchführt.
In 2022 erreichte der Forschungscampus FEN einen weiteren Meilenstein: Es ist der Startschuss für die Planung des DC-Link-Labors (LVDC Test&Training Center) gefallen, welches am Forschungscampus beheimatet wird. In diesem Labor untersucht der Forschungscampus die zentralen Fragestellungen hinsichtlich der Mittelspannungs-Gleichstrom-Forschungsnetze (MVDC).
Die Förderinitiative „Forschungscampus“ leistet einen Beitrag zur weiteren Umsetzung der Etablierung einer offenen Innovations- und Wagniskultur. Die neun Forschungscampi fördern mit dem implementierten Konzept „Forschen unter einem Dach“ eine neue, offene Innovationskultur, welche die Entstehung von Innovationen und Transferprozessen fördert. Jeder Forschungscampus hat diese Form der Zusammenarbeit auf seine eigene Art und Weise umgesetzt. Somit tragen die Forschungscampi individuell, auch abhängig von der jeweiligen inhaltlichen Ausrichtung, dazu bei, dass aus Spitzenforschung schnell innovative Produkte und Geschäftsideen entstehen.
In dem Forschungsthema Netze der Zukunft arbeitet der Forschungscampus FEN beispielsweise inter- und transdisziplinär gemeinsam an einem Ort an komplexen Themen. Ein anderes der fünf Themenfelder bezieht sich auf die Standardisierung im Bereich der DC-Technologie. Hier wirkt der Forschungscampus FEN maßgeblich an der Erarbeitung nationaler und internationaler Standards mit, die aktiv zur Technologieführerschaft Deutschlands beitragen.
