[DE/ENG] Direct-current-grids on ships / Gleichstromnetze auf Schiffen

Betreuer/in:            Jana Ihrens           
Dekanat/Institut:   M-4 - Institut für Mechatronik im Maschinenbau           

E-Mail:   jana.ihrens@tuhh.de

Die Gestaltung einer nachhaltigen Energieversorgung von Schiffen gewinnt im Zuge der Verschärfung der Klimakrise immer stärker an Bedeutung und politischer Relevanz. Einer auf Gleichspannung (DC) basierenden elektrischen Energieversorgung wird großes Potential zugeschrieben, die Energieeffizienz zu steigern sowie die dezentrale Integration alternativer Energieversorgungskonzepte wie Brennstoffzellen, Photovoltaikanlagen oder Batteriespeichern zu begünstigen. Diese inhärenten DC-Komponenten lassen sich vereinfacht in DC-Netze integrieren, sodass Umwandlungsverluste vermieden werden können und die Systemeffizienz steigt. Herausforderungen liegen dabei unter anderem in der Entwicklung der notwendigen Netzstruktur, der Regelung und Dimensionierung der Komponenten und Stromrichter sowie der Anwendbarkeit auf möglichst vielen Schiffstypen. Auf Kreuzfahrtschiffen muss ferner der Bedarf an thermischer Energie für den Hotelbetrieb berücksichtigt werden.


Am Institut für Mechatronik im Maschinenbau bieten wir im Rahmen eines Verbund-Forschungsvorhabens studentische Arbeiten (Bachelor-, Projekt-, Masterarbeiten) zu folgenden Themengebieten an:

  • Anforderungen an DC-Systeme, Einspeise- und Lastprofile
  • Sektorenkopplung verschiedener Energieformen (mechanisch, elektrisch, thermisch)
  • Ermittlung von Randbedingungen (ökonomisch, ökologisch, …)
  • Modellierung von Energiesystemen und Komponenten
  • Optimierung von Energiesystemen, Komponenten und Netzstrukturen
  • Entwicklung von generischen Lastprofilen
  • Ermittlung von Kennzahlen (key perfomance indicators) / Untersuchung verschiedenster Hardware-Komponenten
  • Entwicklung von Regelkonzepten
  • Simulation verschiedener Netzzustände
  • Untersuchung verschiedener Hardware-Komponenten im institutseigenen Prüfstand/Labor

 

The design of a sustainable energy system for ships is gaining increasing importance and political relevance asthe climate crisis worsens. An electrical energy system based on direct current (DC) is regarded as having great potential to increase energy efficiency as well as to foster a decentralized integration of alternative energy supplies such as fuel cells, photovoltaic systems or battery storages. These inherent DC components can be integrated into DC grids in a simplified way avoiding conversion losses and increasing energy efficiency. Challenges lie within the development of the necessary grid structure, the control and dimensioning of components and converters and the applicability on a wide range of ship types. On cruise ships, the need for thermal energy for hotel operations must be taken into account as well.


At the Institute for Mechatronics in Mechanics we offer student research projects (bachelor’s, project, master’stheses) on the following topics within the framework of a joint research project:

  • Requirements of DC systems, feed-in and load profiles
  • Sector coupling of different energy forms (mechanical, electrical, thermal)
  • Determination of boundary conditions (economic, ecological, …)
  • Modeling of energy systems and components
  • Optimization of energy systems, components and grid structures
  • Development of generic load profiles
  • Determination of key performance indicators / investigation of various hardware components
  • Development of control concepts
  • Simulation of different network states
  • Investigation of various hardware components in the institute’s laboratory

 

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