Der hrw Podcast der Wissenschaft. In dieser Folge Herausforderung Energieversorgung. Wie ein junger hrw Wissenschaftler Lösungen sucht.
Olaf Brinkmann:
Hallo und herzlich willkommen. Schön, dass ihr wieder dabei seid beim hrw Podcast der Wissenschaft. Mein Name ist Olaf Brinkmann und bestimmt habt ihr in letzter Zeit an die nächste Stromrechnung gedacht, wenn ihr das Licht nicht ausgeschaltet habt, denn Energie wird ja immer teurer.
Mein heutiger Gast beschäftigt sich mit der Energieversorgung. Er denkt dabei aber über ganz andere Dinge nach. Und ich will ehrlich sein, als ich mich auf unser Gespräch vorbereitet habe, da habe ich gedacht, ich verstehe nur Bahnhof.
Deshalb bin ich super glücklich, dass ich heute Melanie Kitzig begrüßen darf. Ich bin mir sicher, sie macht uns gleich alle ein klein wenig zu Energieexpertinnen und Energieexperten und berichtet uns, was sie als Wissenschaftlerin unbedingt verbessern und lösen will.
Jetzt sage ich aber erst mal Hallo, Frau Kitzig. Schön, dass Sie heute da sind.
Melanie Kitzig:
Hallo, Herr Brinkmann.
Olaf Brinkmann:
Zu Beginn wie immer die Frage. Wollen wir Sie oder du sagen?
Melanie Kitzig:
Gerne du.
Olaf Brinkmann:
Hallo Melanie, ich bin der Olaf. Freut mich. Du weißt bestimmt, dass wir am Anfang immer ein Spiel spielen, um ein bisschen was über unsere Gäste zu erfahren.
Ich stelle dir eine Frage und du wählst zwischen zwei Antworten. Okay.
Burger essen, Drive In oder selber braten?
Melanie Kitzig:
Selber braten.
Olaf Brinkmann:
Musik hören mit Kopfhörern oder ohne?
Melanie Kitzig:
Mit.
Olaf Brinkmann:
Streit ausdiskutieren oder schnell versöhnen?
Melanie Kitzig:
Ausdiskutieren.
Olaf Brinkmann:
Feierabend, Haushalt machen oder Hobbys?
Melanie Kitzig:
Hobbys.
Olaf Brinkmann:
Und was?
Melanie Kitzig:
Zocken.
Olaf Brinkmann:
Melanie, du hast jetzt gerade erst deine Dissertation abgegeben. Wie lange bist du schon an der HRW und wie lange hast du an dieser Arbeit gesessen?
Melanie Kitzig:
An der HRW bin ich seit sechseinhalb Jahren. Ich habe im Februar 2016 angefangen und die Forschungsarbeit, die dann in dieser Dissertation gemündet ist, die hat 2017 begonnen.
Und an der eigentlichen Arbeit habe ich das letzte halbe Jahr gesessen. Also die schriftliche Ausarbeitung hat ein halbes Jahr gebraucht.
Olaf Brinkmann:
Du gehörst zum Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft. Jetzt erzähl mal ganz kurz, worum geht es da bei euch?
Melanie Kitzig:
Das Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft beschäftigt sich mit einem großen Themenkomplex, nämlich allem, was irgendwie mit Energie zu tun hat.
Sowohl was das Wirtschaftliche und Finanzielle angeht, als auch was die Energietechnik angeht.
Wir haben bei uns ein sehr breites Spektrum an Fachdisziplinen. Wir haben Kältemaschinen mit erneuerbaren Kältemitteln. Wir haben elektrische Energieversorgung. Wir haben thermodynamische Systeme. Wir haben Chemielabore.
Wir sind sehr breit aufgestellt. Wir beschäftigen uns praktisch mit jedem Glied der Energieerzeugungskette. Von der Gewinnung der Rohstoffe über die Erzeugung der elektrischen Energie bis hin zum Verbrauch und zum Transport.
Olaf Brinkmann:
Du beschäftigst dich ja vor allem mit dem Thema Energieversorgung. Das Stromnetz heute ist ein bisschen anders aufgebaut als früher, richtig?
Melanie Kitzig:
Richtig.
Olaf Brinkmann:
Was hat sich da verändert?
Melanie Kitzig:
Früher hat man im Stromnetz Kraftwerke gehabt, die Energie erzeugt haben, zum Beispiel klassische Kohlekraftwerke oder Atomkraftwerke.
Die haben elektrische Leistungen in Leitungen eingespeist. Das wurde transportiert und dann an Umspannwerken heruntertransformiert und über verschiedene Ebenen bis an die Haushalte oder Industriebetriebe verteilt. Die haben das dann verbraucht.
Jetzt gibt es seit einigen Jahrzehnten immer mehr dezentralisierte Energieerzeugung. Jeder kennt die PV Anlagen auf Einfamilienhäusern oder die Windparks.
Die sorgen dafür, dass jetzt auch in niedrigeren Spannungsebenen eingespeist wird, zum Beispiel in lokalen Verteilnetzen.
Das führt zu einer Umstrukturierung im Energienetz. Da entstehen Effekte, die man nicht berücksichtigt hat, als man das Netz ursprünglich ausgelegt hat.
Dazu kommt, dass sich die Charakteristik der Geräte, die wir verwenden, komplett geändert hat. Früher hatten Geräte dicke Transformatoren. Heute kennen wir die kleinen Steckernetzteile, zum Beispiel fürs Handy.
Die sind kleiner, können aber mehr Leistung aus dem Netz ziehen. Das liegt daran, dass man von Transformatoren zu leistungselektronischen Bauteilen übergegangen ist.
Die steigern Effizienz und Leistungsdichte, verursachen aber auch Probleme mit der Spannungsqualität im Energienetz.
Olaf Brinkmann:
Was ist denn die Herausforderung an unsere Netze, wenn es mehr von diesen dezentralen Generatoren gibt?
Melanie Kitzig:
Man muss zum Beispiel den Leistungsfluss kontrollieren.
Stell dir vor, du hast ein Wohngebiet mit vielen PV Anlagen. Tagsüber sind die Menschen arbeiten, die Häuser sind leer, die Sonne scheint.
Dann wird das lokale Verteilnetz zu einem Einspeisenetz. Es wird mehr erzeugt als verbraucht. Der Leistungsfluss kehrt sich um.
Das muss der Energieversorger berücksichtigen, damit die Leistung irgendwohin kann. Sonst können Leitungen lokal überlastet werden und im schlimmsten Fall ausfallen.
Das ist vor allem in ländlichen Gegenden eine Gefahr. Das kann zu Stromausfällen führen.
Olaf Brinkmann:
Wenn ich auf die Klimaschutzziele schaue, wird unser Stromnetz künftig noch mehr gefordert. Wärmepumpen, Elektroautos. Ist das alles so einfach möglich?
Melanie Kitzig:
Das hängt davon ab, wo man ist.
In Städten ist es in der Regel kein großes Problem. In ländlichen Gegenden oder Wohngebieten schon eher.
Wenn abends alle nach Hause kommen und ihre Elektroautos laden wollen, dann ist das eine große Belastung für das Netz.
Diese Ladevorgänge verbrauchen sehr viel Leistung und das punktuell einzuspeisen, ist eine Herausforderung für die Netze.
Olaf Brinkmann:
In deiner Dissertation beschäftigst du dich mit genau diesen Themen. Wie lautet der Titel?
Melanie Kitzig:
Methoden zur Analyse der Spannungsqualität im Frequenzbereich bis 500 Kilohertz.
Olaf Brinkmann:
Erklär uns bitte mal ganz einfach, worum es da geht.
Melanie Kitzig:
Wir haben im Energienetz eine Netzspannung mit einer Frequenz von 50 Hertz. Das ist eine sinusförmige Welle.
Durch erneuerbare Energien und leistungselektronische Bauteile wird diese Wellenform verzerrt. Sie bekommt Zacken und Beulen.
Das führt zu zusätzlichen Belastungen durch sogenannte Oberschwingungen.
Das ist vergleichbar mit verzerrter Musik. Diese Effekte führen zu Problemen im Netz.
Meine Arbeit war es, diese Verzerrungen messtechnisch zu erfassen, um überhaupt analysieren zu können, wie man damit umgehen kann.
Dazu kommt, dass das Energienetz auch für Kommunikation genutzt wird, zum Beispiel für Powerline Communication.
Diese Kommunikation nutzt dieselben Leitungen wie der Energietransport. Man muss sicherstellen, dass sich diese Funktionen nicht gegenseitig stören.
Diese Koexistenz zu untersuchen und messbar zu machen, war ein zentraler Teil der Dissertation.
Olaf Brinkmann:
Wie bist du zu diesem Thema gekommen?
Melanie Kitzig:
Das hat an der HRW angefangen, als ich am Institut angefangen habe zu arbeiten.
Ich habe einen Überblick über dieses große Themenfeld bekommen und mich dann besonders für das Stromnetz interessiert.
Ich hatte das Glück, an den richtigen Professor zu geraten, der in diesem Bereich geforscht hat und mich begleitet hat.
Olaf Brinkmann:
Wer war das?
Melanie Kitzig:
Professor Gerd Bummeler vom Institut Informatik.
Olaf Brinkmann:
Du warst kürzlich auf Dienstreise in Kanada. Warum?
Melanie Kitzig:
In den Ingenieurwissenschaften ist es üblich, neue Forschungsergebnisse auf Konferenzen vorzustellen.
Ich war auf der IEEE Instrumentation and Measurement Technology Conference in Kanada.
Mein Paper wurde angenommen und ich habe es dort vorgestellt.
Das ist wichtig für den Austausch mit der wissenschaftlichen Community. Man lernt viel und bekommt Feedback.
Olaf Brinkmann:
In dieser Podcast Staffel schauen wir auf den Claim der HRW. Never Stop Growing.
Nenne drei Schlagworte dazu.
Melanie Kitzig:
Innovation, Neugier und Umwelt.
Olaf Brinkmann:
Was braucht es als wissenschaftliche Mitarbeiterin, um wachsen zu können?
Melanie Kitzig:
Regen wissenschaftlichen Austausch. Das ist extrem wichtig.
Olaf Brinkmann:
Wie merken Studierende, dass die Hochschule diesen Claim lebt?
Melanie Kitzig:
Am Campus Bottrop ist es sehr familiär. Studierende können in Projektarbeiten sowie Bachelor und Masterarbeiten an aktueller Forschung mitarbeiten.
Olaf Brinkmann:
Bitte vervollständige noch diese Sätze.
Wachsen zu können bedeutet für mich
Melanie Kitzig:
Neugierig zu sein.
Olaf Brinkmann:
Die HRW fördert mich, indem sie
Melanie Kitzig:
Mich frei denken lässt und mir alle Ressourcen zur Verfügung stellt, die ich brauche, um forschen zu können.
Olaf Brinkmann:
Einen gemeinsamen Claim zu haben ist wichtig, weil
Melanie Kitzig:
Man sich damit identifizieren kann.
Olaf Brinkmann:
Melanie, wir sind am Ende. Vielen Dank, dass du uns in die Welt der Stromnetze mitgenommen hast.
Wenn ihr Melanie treffen wollt, sie gehört an der HRW zum Institut Energiesysteme und Energiewirtschaft.
Dort könnt ihr Energieinformatik, Wirtschaftsingenieurwesen, Energiesysteme sowie Energie und Umwelttechnik studieren.
Mehr Informationen findet ihr auf unserer Internetseite.
Wenn euch unser Podcast gefällt, teilt ihn gern mit Freundinnen, Freunden oder Kolleginnen und Kollegen.
Abonniert uns bitte auch, dann bekommt ihr eine Nachricht, wenn eine neue Folge da ist.
Jetzt sage ich danke und tschüss, bis zum nächsten Mal. Euer Olaf.
