IEES – Institut für Elektrische Energiesysteme

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IEES - Institut für Elektrische Energiesysteme

Das Institut für Elektrische Energiesysteme (IEES) versteht sich als Beratungs- und Forschungseinrichtung in allen Bereichen der elektrischen Energietechnik.

Schwerpunkte der Forschung sind Systeme mit Energiespeichern, elektrischen Antrieben und elektrischen Stromversorgungsnetzen. Die Betrachtung des Gesamtsystems – also die Interaktion der einzelnen Betriebsmittel einschließlich der Regelung – steht dabei im Vordergrund. Beispiele hierfür sind batteriebetriebene Elektrofahrzeuge, der Netzanschluss regenerativer Energiequellen sowie Smart Grids und Micro Grids mit leistungselektronischen Anlagen.

Die Untersuchungen beinhalten mathematische Modelle, Simulation und Optimierung der Systeme sowie Messungen im Labor als auch im realen Betrieb.

Kontakt

Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. Helmuth Biechl
Leitung
Tel. 0831 2523-253
biechl(at)hs-kempten.de

Standort
Gebäude TE, Räume T133-135
Bahnhofstraße 61, 87435 Kempten

Weitere Informationen zum IEES

Institutsbeschreibung

Institutsbeschreibung

Das Institut für Elektrische Energiesysteme (IEES) der Hochschule Kempten ist aus dem ehemaligen Institut für angewandte Batterieforschung (IABF) hervorgegangen, das offiziell am 1. Mai 2011 gegründet wurde.

Es gab mehrere Gründe für die Erweiterung und Umbenennung des Instituts. Einerseits stand im IABF schon immer die Anwendung von Batteriespeichern in energietechnischen Systemen – also in Elektrofahrzeugen und elektrischen Verteilnetzen – im Vordergrund. Andererseits wird das Gesamtverhalten energietechnischer Systeme in Zukunft immer größere Bedeutung gewinnen. Dabei spielen auch andere Betriebsmittel und Komponenten wie elektrische Antriebe, Umrichter, regenerative Energiequellen, Diesel- und Notstromgeneratoren, Datenübertragungs- und Regelungssysteme, Verteilnetze usw. eine wesentliche Rolle. Das spezielle und erweiterte Profil, also die Interaktionen von Speichern, elektrischen Antrieben, regenerativen Energiequellen und Verteilnetzen in energietechnischen Systemen, sollte auch im Institutsnamen deutlicher zu Ausdruck gebracht werden.

Das Institut für Elektrische Energiesysteme versteht sich als Beratungs- und Forschungseinrichtung im Allgäu, aber auch darüber hinaus. Es bestehen nationale und internationale Kooperationen mit anderen Forschungsinstituten und Industrieunternehmen. Neben wissenschaftlichen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern werden auch Studenten durch Projekt-, Bachelor- und Masterarbeiten an aktuellen wissenschaftlichen Fragestellungen beteiligt. Das durch die Fakultät Elektrotechnik eingeführte Teilzeitstudium im Masterstudiengang Electrical Engineering eignet sich in besonderer Weise dazu, Studium und Forschung zu verbinden, sich profilbildend weiter zu qualifizieren und ein Einkommen zu erzielen. In besonderen Fällen besteht für wissenschaftliche Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter auch die Möglichkeit der Promotion.

Die Verzahnung von praxisnaher Forschung mit der Lehre erlaubt es, den Studierenden aktuelle technische und betriebswirtschaftliche Fragestellungen näherzubringen und Ergebnisse der angewandten Forschung in der Lehre zu integrieren. Mit dem fundierten praktischen und theoretischen Fachwissen aus Lehrveranstaltungen und Praxis-Projekten haben die Absolventen beste Chancen auf dem Arbeitsmarkt.

Die Themen des Instituts betreffen die Studiengänge Elektro- und Informationstechnik, Maschinenbau, Informatik, Mechatronik, Energie- und Umwelttechnik sowie Wirtschaftsingenieurwesen.

Das Institut für Elektrische Energiesysteme ist fakultätsübergreifend aufgestellt und organisatorisch dem Forschungszentrum Allgäu (FZA) der Hochschule Kempten zugeordnet. Das IEES untersteht direkt der Hochschulleitung.

Aufbau und Profil des Instituts

Aufbau und Profil des Instituts

 Leitungsgremium:

  • Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. H. Biechl (Direktor)
  • Prof. Dr.-Ing. F. Fischer
  • Prof. Dr.-Ing. M. Patt
  • M.Sc. L. Geist
Fachgebiet EnergiespeicherFachgebiet Elektrische Antriebe und ElektromobilitätFachgebiet Elektrische Netze, regenerative Energien und Energiewirtschaft
 
  • Forschung an Batterien für Elektromobilität und Speicher für Verteilnetze
  • Ladezustandserfassung, Alterungsalgorithmen und Alterungsprognose
  • Mathematische Modellbildung und System-identifikation von Zellen und Speichern
  • Neuartige Lademethoden, Schnellladeverfahren
  • Beschreibung der Funktionalität und Lebensdauer von
    Batterien und Batteriemanagement-
    systemen
 
 
  • Mathematische Modellbildung, Simulation und Optimierung von elektrischen Antriebssystemen
  • Stationäres und dynamisches Verhalten von Antrieben
  • Berechnungen und Messungen an elektrischen Fahrzeugen und Bahnen
  • Auswertung von Fahrprofilen, Effizienzuntersuchungen und Reichweitenoptimierung  bei Elektrofahrzeugen
 
 
  • Netzberechnungen für Mittel- und Niederspannungsnetze
  • Auslegung von Smart Grids, Microgridsund Inselnetzen, Stabilitäts-
    untersuchungen
  • Einsatz von Energiespeichern, Leistungselektronik und regenerativen Energien
  • Untersuchungen von G2V und V2G
  • Energiewirtschaftliche Analysen und Optimierungen
 

 

Publikationen

Publikationen

Die aktuellsten Veröffentlichungen finden Sie auf OPUS, dem Publikationsserver der Hochschule Kempten

Weitere Veröffentlichungen:

  • Biechl, H.: Untersuchung des transienten Betriebsverhaltens eines Stromrichtermotors mit massiveisernem Rotor und 2*3-strängiger Statorwicklung mit Hilfe numerischer Feldberechnung (oral presentation). 3. DFG-Kolloquium zum Schwerpunktprogramm „Neue Systeme der Elektromechanischen Energiewandlung“. January 12-13, 1987, Technical University Munich, Germany.
  • Biechl, H.: Zweidimensionale numerische Feldberechnung zur Bestimmung des stationären und transienten Betriebsverhaltens von 2*3-strängigen Stromrichtermotoren (oral presentation and paper). 5. Wintertagung über angewandte numerische Magnetfeldberechnung. February 10-12, 1988, Technical University Chemnitz, Germany.
  • Biechl, H.; Bischof,H.: Meßtechnische Ermittlung von Systemübertragungsfunktionen aus transienten Übergangsverläufen von Systemanregung und -antwort - Anwendung auf Synchronmaschinen (paper). etz Archiv 10 (February 1988) 47-51.
  • Biechl, H.: Transientes Betriebsverhalten eines 2*3-strängigen Stromrichtermotors mit Massivläufer. Teil 1: Mathematische Modellbildung der 2*3-strängigen Synchronmaschine mit Massivläufer (paper). Archiv für Elektrotechnik 71 (1988) 323-335, Springer-Verlag.
  • Biechl, H.; Lubasch, R.: Steady state and transient operational behaviour of a 2*3-phase current-source inverter-fed synchronous motor with solid rotor - system modelling (oral presentation and paper). International Conference on Electrical Machines (ICEM), September 12-14, 1988, Pisa, Italy.
  • Biechl, H.; Prenner, H.: Mathematische Modellbildung einer Synchronmaschine mit Massivläüfer an einer Sechspulsbrücke (paper). etz Archiv 11 (1989) 89-97.
  • Biechl, H.: Transientes Betriebsverhalten eines 2*3-strängigen Stromrichtermotors mit Massivläufer. Teil 2: Mathematische Modellbildung des 12-pulsigen, fremdgeführten Stromrichters und Kopplung mit der 2*3-strängigen Synchronmaschine unter Einbezug der Regelung (paper). Archiv für Elektrotechnik 72 (1989) 205-217, Springer-Verlag.
  • Biechl, H.; Lorenzen, H.W.; Lubasch, R.; Prenner, H.: Transient behaviour of a current-source inverter-fed synchronous motor with a solid rotor (oral presentation and paper). IEEE (Power Engineering Society), January 29 – February 3, 1989, New York, USA; IEEE Transactions on Energy Conversion, September 1989, Volume 4, Number 3, p. 509-17 (ISSN 0885-8969).
  • Biechl, H.: Mathematische Modellbildung und digitale Simulation des transienten Betriebsverhaltens eines 2*3-strängigen Stromrichtermotors mit Massivläufer (oral presentation and paper). Internationale Fachtagung „Industrielle Automatisierung - Automatisierte Antriebe“. February 14-16, 1989, Technical University Chemnitz, Germany.
  • Biechl, H.; Schröder, D.; Engl, W.; Prenner, H.: The influence of eddy currents induced in the solid rotor iron of synchronous machines at transient conditions (oral presentation and paper). International Conference on Electrical Machines (ICEM), August 13-15, 1990, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, Massachusetts, USA.
  • Biechl, H.: Digitale Simulation von Stromrichtermotoren (oral presentation and paper). 11. Internationale Fachtagung „Industrielle Automatisierung - Automatisierte Antriebe“. February 12-14, 1991,Technical University Chemnitz, Germany.
  • Biechl, H.: Entwicklungsmöglichkeiten der stromwirtschaftlichen Zusammenarbeit zwischen West- und Osteuropa (oral presentation and paper). X. Wissenschaftliche Konferenz für Energiewirtschaft, June 17-19, 1992, Technische Hochschule Zittau, Germany.
  • Biechl, H.; Matt, A.: Design of a novel electromagnetic vibration exciter for rock drills with the support of digital simulation (oral presentation and paper). International Conference on Electrical Machines (ICEM), September 10-12, 1996, Vigo, Spain.
  • Biechl, H.; Koch, A.; Matt, A.: Simulation of the transient operational behaviour of a novel electromechanic vibration exciter for rock drills (oral presentation and paper). 5th International Conference on Modelling and Simulation of Electric Machines, Converters and Systems (ELECTRIMACS), September 17-19, 1996, Saint-Nazaire, France.
  • Biechl, H.; Decker, C.: Simulation of the transient operational behaviour of a 2*3-phase traction generator with 12-pulse rectifier (oral presentation and paper). First International Conference on Electromechatronics (EMT 97), May 14-16, 1997, St.-Petersburg, Russia.
  • Biechl, H.; Hartmann, T.: System perturbation caused by connection of an asynchronous hydro-generator (oral presentation and paper). 11th Scientific Technical Conference on Alternative Current Electrical Drives (ACED ‘98), February 24-27, 1998, Ekaterinburg, Russia.
  • Biechl, H.; Lorenzen, H.W.; Potoradi, D.: Mathematical modelling, simulation and optimization of an asynchronous exciter for inverter-fed synchronous machines (oral presentation and paper). 6 th International Conference, Exhibition on Optimization of Electrical and Electronic Equipment (OPTIM 98), May 14-15, 1998, Brasov, Romania.
  • Biechl, H.; Koch, A.; Matt, A.: Simulation of the transient operational behaviour of a novel electromechanical vibration exciter for rock drills (paper). Mathematics and Computers in Simulation 46 (1998) 397-411. IMACS/Elsevier Science B.V.
  • Biechl, H.: Moderne Drehstrom-Antriebstechnik für Nutzfahrzeuge (paper). Der Elektromeister und Deutsches Elektrohandwerk (de) 8/2000. Germany.
  • Biechl,H.: Wind Energy in Germany – History, Current State and Future (oral presentation). Feria International Del Sector Electrico – FISE, November 29–30, 2007, Medellin, Colombia.
  • Biechl,H.: Historical Development of the Electric Railway System in Germany (oral presentation). First International Colloquium on Electric Enenergy Systems and Mechatronics – EESM, November 25–26, 2008, Medellin, Colombia.
  • Diez,A.; Hoyos,D.; Lopera, J.; Bohorquez,A.; Biechl,H.: Re-Planning Application for Massive Public Transportation in Colombia, Based on Electrical Traction (paper).IEEE Transmission and Distribution, Latin America Conference, 2008, Bogota, Colombia. Paper ID 375.
  • Isaac, I.; Areiza,J.; Gonzalez,J.; Biechl,H.: Long-term Energetic Analysis for Electric Expansion Planning Under High Wind Power Penetration Scenarios in Colombia and Neighboring Countries (paper).7th European Energy Markets Conference –EEM10-, June 23-25, 2010, Madrid, Spain.
  • Isaac,I.; Pizarro,H.; Cabrera,D.; Giraldo,D.; Gonzalez,J.; Biechl,H.: Fuzzy Logic Based Gain Planner for Variable Speed Wind Generators Pitch Control (paper).IEEE Andescon 2010, September 2010, Bogota, Colombia.
  • Isaac,I.; Areiza,J.; Gonzalez,J.; Biechl,H.; Cardona,H.; Lopez,G.: Large-scale Integration of Wind Energy in Colombia: Electrical Analysis –Part I-. IEEE PES Transmission and Distribution Conference and Exposition (oral presentation and paper). Latin America 2010, Sao Paulo, Brasil.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.: Parameters Identification of Equivalent Circuit Diagrams for Li-Ion Batteries (oral presentation and paper). 11th International Symposium “Topical Problems in the field of Electrical Power Engineering”, January, 2012, Pränu, Estonia.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.: Modelling of Li-ion batteries using equivalent circuit diagrams (paper). Przeglad Elektrotechniczny (Electrical Review), vol. 2012, no. 7b, ISSN 0033-2097, 2012.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: State of Charge Estimation for Li-Ion Batteries based on Equivalent Circuit Diagrams and the Application of a Kalman Filter (oral presentation and paper). 12th International Symposium “TOPICAL PROBLEMS IN THE FIELD OF ELECTRICAL AND POWER ENGINEERING” and “DOCTORAL SCHOOL OF ENERGY AND GEOTECHNOLOGY II”, June, 2012, Kuressaare, Estonia.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: SOC Estimation for Li-Ion Batteries Based on Equivalent Circuit Diagrams and the Application of a Kalman Filter (oral presentation and paper). IEEE 8th International Conference Electric Power Quality and Supply Reliability, Tartu, Estonia, June, 2012.
  • Killer, A.; Armstorfer, A.; Diez, A.E.; Biechl, H.:Ultracapacitor Assisted Regenerative Braking in Metropolitan Railway Systems (oral presentation and paper). Intelligent Transportation Systems Symposium (CITSS), 2012 IEEE Colombian.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Comparison Between Equivalent Circuit Diagrams and Fractional Rational Functions in the Frequency Domain for Lithium-Ion Battery Modeling (oral presentation and paper). 13th International Symposium PÄRNU, Pärnu, Estonia, January, 2013.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Evaluation of Equivalent Circuit Diagrams and Transfer Functions for Modeling of Lithium-Ion Batteries (paper). The Scientific Journal of Riga Technical University – Electrical, Control and Communication Engineering, Latvia, May, 2013.
  • Armstorfer, A.; Biechl, H.; Alt, B.; Müller, H.; Sollacher, R.; Most, D.; Szabo, A.; Köberle, R.; Fiedeldey, M.: Operation of Battery Storage Systems in Smart Grids (oral presentation and paper). ETG-Congress 2013, Berlin, Germany.
  • Rahmoun, A.; Loske, M.; Rosin, A.: “Determination of the Impedance of Lithium-ion Batteries Using Methods of Digital Signal Processing (poster and paper),” Energy Procedia, vol. 46, pp. 204–213, January, 2014.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: A Study of Different Aspects for Building a Thermal Model for Lithium-Ion Cells (oral presentation and paper). 14th International Symposium “Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering”, Pärnu, Estonia, January, 2014.
  • Rahmoun, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Case study of ECD model accuracy in estimating the cell output voltage and power dissipation (oral presentation and paper). Closing Conference of the Project “Doctoral School of Energy and Geotechnology II, Pärnu, Estonia, January 2015, pp. 2–5.
  • Rahmoun, A.; Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Modelling and Simulation of an Energy Storage System for a Smart Grid Including Power Electronics and Battery Model (poster), IRES2015, Düsseldorf, 2015, Germany.
  • Rahmoun, A.; Milz, Ch.; Rosin, A.; Biechl, H.: Impact of Li-Ion battery models on the dynamical behavior of an electric vehicle drive system (oral presentation and poster). Kraftwerk Batterie, Aachen, 2015, Germany.
  • Rahmoun, A.; Armstorfer, A.; Helguero, J.; Biechl, H., Rosin, A.: Mathematical Modeling and Dynamic Behavior of a Lithium-Ion Battery System for Microgrid Application (oral presentation and paper). EnergyCon 2016, Belgium.
  • Nauman, B.; Rahmoun, A.; Armstorfer A.; Rosin A.; Biechl H.: Determination methods for controller parameter of back-to-back converters in electric power grids (oral presentation and paper), PQ2016, Tallinn, Estonia, August 2016.
  • Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Energy Scheduling of Battery Storage Systems in Micro Grids (oral presentation and paper),  in 16th International Symposium Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering and Doctoral School of Energy and Geotechnology III 2017, Estonia.
  • Stefan Übermasser; Christoph Groiss; Alfred Einfalt; Nicolas Thie; Maria Vasconcelos; Jorge Helguero; Helmuth Biechl; Hannu Laaksonen; Petri Hovila: Requirements for Coordinated Ancillary Services Covering Different Voltage Levels (oral presentation, poster and paper), CIRED 2017, Glasgow, Scotland, June 2017.
  • Armstorfer, A.; Beg, N.; Rahmoun, A.; Rosin, A.; Biechl, H.:  Mathematical Modeling and Evaluation of a Microgrid Demonstrator in Island Mode (oral presentation and paper), in Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems NEIS 2017, Hamburg, Germany, September 2017.
  • Rahmoun, A.; Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Mathematical Modeling of a Battery Energy Storage System in Grid Forming Mode (oral presentation and paper), in 58th International Scientific Conference of Riga Technical University on Power and Electrical Engineering RTUCON2017, Riga, Latvia, October 2017.
  • Helguero, J.; Hutter, T.; Armstorfer, A.; Rosin, A.; Biechl, H.: Reactive Power Sharing and Voltage Control for Islanded Microgrids at Low Voltage Level (oral presentation and paper), in 17th International Symposium Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering and Doctoral School of Energy and Geotechnology III 2018, Estonia.
  • Rahmoun, A.; Beg, N.; Rosin, A.; Biechl, H.: Stabilitiy and Eigenvalue Sensitivity Analysis of a BESS model in a Microgrid (oral presentation and paper), in 5th IEEE International Energy Conference towards Self-healing, Resilient and Green Electric Power and Energy Systems ENERGYCON 2018, Limassol, Cyprus, June 2018.
  • Beg, N.; Armstorfer, A.; Rosin, A.; Biechl, H.: Mathematical Modeling and Stability Analysis of a Microgrid in Island Operation (oral presentation and paper), in International Conference on Smart Energy Systems and Technologies SEST2018, Sevilla, Spain, September 2018.
  • Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Black Start of Microgrids, in 18th International Symposium Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering and Doctoral School of Energy and Geotechnology III 2019, Estonia.
  • Häring, T.; Ahmadiahangar, R.; Rosin, A.; Biechl, H.; Korotko, T.: Comparison of the Impact of Different Household Occupancies on Load Matching Algorithms, in Electric Power Quality and Supply Reliability Conference PQ2019, Estonia, June 2019.
  • Helguero, J.; Rosin, A.; Biechl, H.: Provision of Ancillary Services of a Nanogrid in Grid Connected Mode (oral presentation and paper), in Electric Power Quality and Supply Reliability Conference PQ2019, Kärdla, Estonia, June 2019.
  • Beg, N.; Rosin, A.; Biechl, H.: Stability issues with network impedances and its mitigation in islanded microgrids (poster and paper), in Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems (NEIS), Hamburg, Germany, Sept. 2019.
  • Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Analysis of Black Start Strategies for Microgrids with Renewable Distributed Generation (oral presentation and paper), in IEEE 45th Annual Conference of the Industrial Electronics Society (IECON), Lisbon, Portugal, Oct. 2019.
  • Häring, T.; Ahmadiahangar, R.; Rosin, A.; Biechl, H.: Impact of Load Matching Algorithms on the Battery Capacity with different Household Occupancies (oral presentation and paper), in IEEE 45th Annual Conference of the Industrial Electronics (IECON), Lisbon, Portugal, Oct. 2019.
  • Häring, T.; Rosin, A.; Biechl, H.: Using common household thermal storages to support the PV- and battery system in nearly zero energy buildings in off-grid mode, in Sustainable Energy Technologies and Assessments, 2019.
  • Helguero, J.; Galeano, S.; Rosin, A.; Biechl, H.: Analysis and Optimization of the Provision of Reactive Power by Nanogrids in a Low Voltage Network (oral presentation and paper), in 19th International Symposium Topical Problems in the Field of Electrical and Power Engineering and Doctoral School of Energy and Geotechnology III 2020, Estonia, January 2020.
  • Häring, T.; Ahmadiahangar, R.; Rosin, A.; Korotko T.; Biechl, H.: Accuracy Analysis of Selected Time Series and Machine Learning Methods for Smart Cities based on Estonian Electricity Consumption Forecast, in 14th International Conference on Compatibility (oral presentation and paper), Power Electronics and Power Engineering, Portugal, July 2020.
  • Helguero, J.; Galeano, S.; Rosin, A.; Biechl, H. : Provision of Reactive Power by Nanogrids as part of a Topological Power Plant in a Low Voltage Network (oral presentation and paper), in International Conference on Smart Energy Systems and Technologies SEST2020, Istanbul, Turkey, September 2020.
  • Beg, N.; Rosin, A.; Biechl, H.: Stability issues with inverter loads and their control in low inertia islanded microgrids (oral presentation and paper), in 2nd Global Power, Energy and Communication Conference (GPECOM2020), Ephesus, Izmir, Turkey, October 2020.
  • Armstorfer, A.; Biechl, H.; Rosin, A.: Voltage and Reactive Power Control in Islanded Microgrids Without Communication Link (oral presentation and paper), in Baltic Electronics Conference 2020 (BEC2020), Tallinn, Estonia, October 2020.
  • Häring, T.; Kull, T.; Helguero, J.; Rosin, A.; Biechl, H.: Thermal Modelling of a Control Center Container for Flexibility Control Strategies in Smart Grids and nZEBs (oral presentation and paper), in 2020 IEEE 61st International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON), Riga, Latvia, November 2020.

 

 

 

 

 

Team

Zum Forschungsschwerpunkt und den Forschungsprojekten