Infrastruktur für elektrifizierten öffentlichen Personennahverkehr entwerfen

Studienrichtung

Naturwissenschaften; Ingenieurwissenschaften und Technik

Spezifikation Berufs-/Studienrichtung

Ingenieurwesen, Elektrotechnik, Elektronik, Informationstechnik, Elektroingenieurwesen, Energietechnik, Erneuerbare Energien, Elektromobilität

Pflichtsprache(n)

Englisch

Sonstige Sprache(n)

Spanisch, Deutsch

Land/Region

Kuba | Lateinamerika und Karibik

ASA-Hochschule global

ASA-Hochschule zielt darauf ab, gemeinsam mit deutschen Hochschulen und ihren Partnern aus Wirtschaft, Wissenschaft und Zivilgesellschaft das Engagement für globale Nachhaltigkeit stärker in der Wissenschaft zu verankern. Es ermöglicht Studierenden im Rahmen ihrer ASA-Teilnahme wissenschaftliches Arbeiten und entwicklungspolitische Praxiserfahrungen zu verbinden. Im Format global bilden Teilnehmende aus einem afrikanischen, asiatischen, lateinamerikanischen oder südosteuropäischen Land und Teilnehmende aus Deutschland das Team und durchlaufen ihre Seminare als auch das sechsmonatige Projekt gemeinsam; drei Monate Online oder in Präsenz bei einer Partnerinstitution in Deutschland und anschließend ebenso lange Online oder in Präsenz in einem Land Afrikas, Asiens, Lateinamerikas oder Südosteuropas.

Projektbeschreibung

Begeistern Sie sich für elektrische Lösungen zugunsten eines nachhaltigen öffentlichen Nahverkehrs? In diesem Projekt tragen Sie dazu bei, die hierfür notwendige technologische Infrastruktur zu entwerfen. Dafür bringen Sie technisches Wissen über elektrische Energietechnik oder elektrische Antriebssysteme mit, idealerweise aus einem fortgeschrittenen Studium des Elektroingenieurwesens oder der Physik. Grundkenntnisse im Programmieren von Anwendungen zum Modellieren dynamischer Systeme, wie zum Beispiel Python oder C, sind von Vorteil. Spaß an Tätigkeiten in interkulturellen Teams und erste Erfahrungen im Projektmanagement sind ein Plus. Da das Projekt abhängig von der weiteren Pandemie-Entwicklung möglicherweise rein digital umgesetzt wird, sollten Sie in der Lage sein, beispielsweise Videokonferenzen und interaktive Online-Workshops mit gängigen Anwendungen durchzuführen.

Die Technische Hochschule Mittelhessen (THM) in Gießen bietet praxisorientierte Studiengänge mit dem Fokus auf angewandte Wissenschaft an. Der Fachbereich Elektro- und Informationstechnik bildet einen Teil der THM. Mitglieder des Fachbereichs bilden die Forschungsgruppe „Elektrische Energietechnik“. In mehreren parallelen Forschungsvorhaben arbeitet diese an der Entwicklung neuer Planungsansätze für elektrische Verteilungsnetze und der Evaluation von Technologien für Smart Grids.

Die Universidad de Oriente (UO) bietet als zweitälteste Universität in Kuba Studiengänge in zahlreichen Fachrichtungen an. Am Projekt beteiligt ist die Fakultät für Elektroingenieurwesen (FEE) in Santiago de Cuba, die sich in das Institut für Elektroingenieurwesen und das Institut für Automatik aufgliedert. Die Einrichtungen forschen schwerpunktmäßig zu erneuerbaren Energien. Mit ihren Ergebnissen unterstützen sie Reformen im Energiesektor der kubanischen Regierung.

Die Kooperation zwischen den beiden Hochschulen besteht seit 2019 durch studentische Austauschprogramme und gemeinsame Forschungsprojekte. Im vorliegenden Projekt sollen technische Lösungen für einen elektrobetriebenen, kostengünstigen öffentlichen Nahverkehr für die Stadt Santiago de Cuba entwickelt werden. Aktuell liegt der Schwerpunkt dieses Vorhabens darauf, Modelle für ein elektrisches Verteilungsnetz zu entwickeln, die einen hohen Anteil erneuerbarer Energien und elektrisch betriebener Fahrzeuge aufnehmen können. Ebenso werden innovative Konzepte für die Bereitstellung von Systemdienstleistungen durch Elektrofahrzeuge und Photovoltaikanlagen erarbeitet. Daran anknüpfend besteht eine weitere Forschungstätigkeit in der Konzeptentwicklung von modularen und preiswerten elektrischen Antriebssystemen für den ÖPNV in Santiago de Cuba.

Während der Projektphase in Gießen erlernen Sie die theoretischen Grundlagen zur Durchführung von rechnergestützten Verteilungsnetzanalysen. Sie eignen sich dafür Kenntnisse der Anwendungen PandaPower (Berechnung elektrischer Netze) und Matlab/Simulink oder OpenModelica (Konzeptenwicklung Antriebssystem) an. In Tandems aus kubanischen und deutschen Teilnehmenden übernehmen Sie unterschiedliche Aufgaben. Das erste Zweierteam befasst sich mit der Modellierung von Verteilungsnetzstrukturen und deren Aufnahmekapazitäten sowie der Durchführung von Zeitreihenanalysen. Außerdem erstellen Sie eine Schnittstelle zur Übertragung von realen Netzdaten in das PandaPower Format. Das zweite Tandem entwirft ein technisches Konzept für ein elektrisches Antriebssystem für den öffentlichen Nahverkehr in Santiago de Cuba. Beide Teams nutzen entsprechende Software, um die technischen Grenzen des Verteilungsnetzes (PandaPower) zu identifizieren und den modularen Antriebsstrang zu konzeptionieren.

Während der Projektphase in Santiago de Cuba nutzen Sie Ihre Vorarbeiten, um Daten zu erheben und Ihre Nachforschungen über Verteilungsnetzen weiterzuführen bzw. den Entwurf für das elektrische Antriebssystem zu vervollständigen. Dafür untersuchen Sie beispielsweise die Sonneneinstrahlung und nutzen Simulationsszenarien im ersten Team und erfassen typische Reiserouten und andere Charakteristika des lokalen Verkehrs im zweiten Team.  Aus Ihrer Forschungsarbeit heraus entwickeln Sie Vorschläge zu möglichen Netzwerkverstärkungen und entwerfen eine exemplarische Ladestation für elektrische Fahrzeuge, die überwiegend mit Energie aus Photovoltaik versorgt wird.

Sollte das Projekt digital durchgeführt werden, werden beide Schwerpunkte von allen ASA-Teilnehmenden bearbeitet. In der ersten Projektphase übernehmen die kubanischen Studierenden die Datenerhebung, während das deutsche Team die notwendigen Softwarekenntnisse erlernt. Anschließend vermitteln Sie Ihre Kenntnisse an die kubanischen Teammitglieder und erhalten die erhobenen Datensätze. In der zweiten Projektphase führen Sie Netzanalysen und Simulationen der Aufnahme Kapazitäten für elektrische Fahrzeuge durch. Die kubanische Seite des Teams modelliert das elektrische Antriebssystem für den öffentlichen Nahverkehr in Kuba. Tägliche Online-Besprechungen strukturieren in diesem Fall die Zusammenarbeit. Betreuungspersonen beider Universitäten nehmen je nach Bedarf an dem digitalen Treffen teil.

Die Projektphase in Deutschland findet zwischen April und Juni 2021 statt; im Partnerland – in Absprache mit der Partnerinstitution – zwischen Juli und Dezember 2021. Es finden drei mehrtägige ASA-Seminare im April, Mai und Juni 2021 digital statt sowie ein weiteres voraussichtlich vor Ort im Frühjahr 2022.

Voraussetzung für die Teilnahme am ASA-Programm ist die aktive Beteiligung an den Seminaren und an beiden Projektphasen in Deutschland und im Partnerland. Es handelt sich dabei um zwei dreimonatige Vollzeittätigkeiten. Die Projektphase in Deutschland findet in Gießen statt. Sollte das Projekt digital durchgeführt werden, so findet es ebenfalls in Vollzeit statt. Online-Präsenzzeiten können entsprechend der Zeitverschiebung zum Partnerland von den in Deutschland üblichen Werkzeiten abweichen.

In Zusammenarbeit mit

Technische Hochschule Mittelhessen (THM), Universidad de Oriente (UO). - Die Zusammenarbeit findet digital oder im Präsenzmodus statt.