Klemens Schneider

Themengebiet

Aufgrund der Energiewende stehen unsere Stromnetze vor neuen Herausforderungen. Es gibt immer mehr dezentrale, erneuerbare Energiequellen, während gleichzeitig große Kraftwerke auf fossiler oder nuklearer Basis abgeschaltet werden. Erneuerbare Energiequellen sind jedoch aufgrund Ihrer Volatilität schwieriger zu steuern: Solarzellen erzeugen nur Strom, wenn die Sonne scheint. Gleichzeitig sehen wir auch auf der Verbraucherseite neue Entwicklungen. Elektroautos und Wärmepumpen erzeugen hohe Ströme, die die aktuellen Netze leicht überlasten können.

In unserem Forschungsprojekt paketbasierte Energienetze wollen wir die obigen Herausforderungen aus einem neuen Blickwinkel angehen. Wir entwerfen dazu ein neuartiges Stromnetz, das vom Internet inspiriert ist: das Energy Packet Grid (EP Grid). Im EP Grid wird das Stromnetz in selbst-organisierende EP Zellen aufgeteilt, die durch EP Router verbunden sind. Energie wird unter den Teilnehmern in der Form von Energiepaketen ausgetauscht.

Aufgabenstellung

Das Ziel der Masterarbeit ist es, erste Routing-Architekturen und -Protokolle für das EP Grid zu entwerfen, zu implementieren und zu evaluieren. Das Routing im EP Grid beschäftigt sich mit der Frage, wie Energiepakete bestmöglich durch das Netz geleitet werden sollen. Es soll ein System entstehen, das (optimale) Wege durch das Netz findet, damit Energiepakete ihr Ziel über verschiedene EP Zellen hinwegen finden können. Dabei soll beispielsweise die Auslastung der Leitungen eine Rolle spielen: Leitungsabschnitte, die stark beansprucht werden, sollten beim Routing gemieden werden.

Das Internet dient dabei im Rahmen einer Literaturrecherche als Inspriationsquelle: Es soll untersucht werden, ob man Routing-Algorithmen und Protokolle für das EP Grid verwenden kann bzw. wie diese angepasst werden müssen, um im EP Grid zu funktionieren.

Die entwickelten Routing-Architekturen, -Algorithmen und -Protokollen sollen in einem vom Institut für Telematik entwickelten Energiepaket-Simulator auf Basis von OMNeT++ integriert werden. Die zu entwickelnde Simulation soll im Rahmen der Arbeit auch systematisch evaluiert werden.

Arbeitsumgebung

Die Arbeit kann größtenteils remote stattfinden. Es wird jedoch vereinzelt verpflichtende Präsenztermine geben, wenn die Corona-Regeln das in Zukunft erlauben (z. B. die Abschlusspräsentation). Wir werden wöchtenliche Treffen haben, an denen du deinen Fortschritt präsentierst und wir über Fragen und Ziele diskutieren werden.

Wichtig für die Arbeit sind Kenntnisse in C++ oder die Bereitschaft, sich diese anzueignen. Da der OMNeT++-Simulator in C++ geschrieben ist und programmieren ein wichtiger Teil der Masterarbeit ist, solltest du damit gut zurechtkommen. Ein C++-Meister muss man aber natürlich nicht sein.

Elektrotechnische Kenntnisse sind zwar hilfreich, aber nicht zwangsweise notwendig. Die nötigen Grundlagen kann man sich schnell beibringen - dazu gibt es dann auch Hilfestellung von mir.

Interesse?

Dann schreib mir am besten eine E-Mail (klemens.schneider@kit.edu). Wir machen einen Termin für eine Videokonferenz aus, bei der ich dir weitere Details erzähle und du mir Fragen stellen kannst.