Preis der Stiftung PfalzMetall 2012

 

Benedikt Hannemann und Fabian Kennel haben in diesem Jahr den Preis der Stiftung PfalzMetall gewonnen. Sie wurden für ihre überdurchschnittlichen Studienleistungen in Verbindung mit besonderer sozialer Kompetenz geehrt. Die Stiftung vergibt jährlich den Preis an Absolventen der Technischen Universität (TU) Kaiserslautern in den Fachrichtungen „Maschinenbau und Verfahrenstechnik“ sowie „Elektro- und Informationstechnik“. Der Preis ist je Fachrichtung mit 2.500 Euro dotiert. Verliehen wurde der Preis auf dem PfalzMetall-Tag am 14.06.2012 in Neustadt an der Weinstraße.

Foto: Matthias Schmitt
Benedikt Hannemann

Benedikt Hannemann aus Oberwiesen hat Maschinenbau mit den Vertiefungsrichtungen Konstruktionstechnik und Produktionstechnik studiert. Aktuell promoviert der 26-Jährige am Institut für Verbundwerkstoffe der TU Kaiserslautern. In seiner Diplomarbeit hat Hannemann eine „Potentialstudie zu metallfaserverstärkten Verbundwerkstoffen mittels analytischer und numerischer Methoden“ durchgeführt. Hintergrund der Arbeit ist, dass in der Luftfahrt Metalle wie Aluminium verstärkt durch kohlenstofffaserverstärkte Kunststoffe (CFK) ersetzt werden. Jüngstes Beispiel hierfür ist der A350 von Airbus. Das geringere Gewicht von CFK geht jedoch mit zwei Nachteilen einher: Es ist anfällig gegenüber Einschlägen von Steinen oder Vögeln und es besitzt nur eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Letzteres ist beispielsweise bei Blitzeinschlag ein Problem. Bisher behelfen sich die Flugzeughersteller durch entsprechende Mindesthautdicken und Kupfer- oder Bronzenetze, die auf die CFK-Oberfläche aufgebracht werden. Beides mindert den eigentlich beabsichtigen Gewichtsvorteil. Hannemann hat überprüft, inwiefern in das CFK eingebrachte Stahlfasern sowohl die elektrische Leitfähigkeit als auch lasttragende Funktion übernehmen können. Dabei ist zu wissen, dass CFK aus verschiedenen, übereinander angeordnete Laminatlagen bestehen. Die Arbeit des Preisträgers zeigt, dass sich durch die Verwendung von Stahlfasern mit einem Durchmesser von lediglich 10 Mikrometern (Das sind 0,001 Millimeter. Zum Vergleich: Ein menschliches Haar misst 0,04 Millimeter bis 0,12 Millimeter.) die angestrebten Verbesserungen erzielen lassen. Sowohl die elektrische Leitfähigkeit, als auch die Energieabsorption im Versagensfall lassen sich gegenüber herkömmlichem CFK nennenswert steigern. Das Fazit von Hannemanns Studie klingt einfach: „Die Arbeit zeigt, dass sich duktile Stahlfasern trotz ihrer hohen Dichte zur Anwendung in modernen Hochleistungs-Leichtbauwerkstoffen eignen.“ Seine Betreuer sind beeindruckt: „Die Ergebnisse seiner Arbeit haben wesentlich dazu beigetragen, dass die Thematik inzwischen ein wichtiges Forschungsgebiet unseres Institutes geworden ist.“ Die Stiftung PfalzMetall hat indes nicht nur die Exzellenz seiner Diplomarbeit überzeugt. Ebenso Anerkennung findet mit dem Preis das Engagement Hannemanns im SOS-Jugendheim Kaiserslautern.

Foto: Matthias Schmitt
Fabian Kennel

Fabian Kennel aus Kaiserslautern hat Elektrotechnik, Fachrichtung Automatisierungstechnik mit dem Schwerpunk Regelungstechnik studiert. Aktuell promoviert der 24-Jährige am Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik der TU Kaiserslautern. In seiner Diplomarbeit hat Kennel ein Energiemanagementsystem entwickelt, das Elektrofahrzeuge als Puffer nutzt, um die Netzstabilität zu erhöhen. Hintergrund der Studie ist der Ausbau der regenerativen Energien. Windkraft und Sonnenergie bringen je nach Wetter stark schwankende Erträge. Dies stellt die Netzbetreiber vor große Herausforderungen, da die Leistungsbilanz im Netz immer ausgeglichen sein muss. Das heißt, dass Energieerzeugung und -verbrauch zu jedem Zeitpunkt im Gleichgewicht sein müssen. Elektrofahrzeuge wirken in Kennels Modell als mobile Energiespeicher. Durch intelligentes, also gesteuertes und geregeltes Laden und Entladen, sorgen sie für den notwendigen Ausgleich im Netz. Seine Diplomarbeit unter dem Titel „Energiemanagementsystem in Smart Grids mit Elektrofahrzeugen basierend auf modellprädiktiven Regelungsmethoden“ ist eine Simulationsstudie für eine Stadt mit 120.000 Einwohnern sowie 20.000 bis 40.000 Elektrofahrzeugen. Grundlage des Energiemanagementsystems bilden dabei sogenannte „hierarchische modellprädiktive Regelungsmethoden“. Das heißt, dass in die Berechnung eine Vielzahl unterschiedlicher Daten aus den unterschiedlichsten Quellen einfließen. Beispielsweise nutzt das System Wetterdaten, die der Deutsche Wetterdienst alle 15 Minuten liefert. Sie erlauben eine Prognose über die erwartete Wind und Sonnenenergieeinspeisung. Auf Seiten der Elektrofahrzeuge werden detaillierte Nutzerprofile genutzt. Diese geben Auskunft darüber, wann die einzelnen Fahrzeuge geladen werden oder welche Strecken in welchen Zeitfenstern in der Regel zurückgelegt werden. Kennel hat in seiner Arbeit gezeigt, dass auf Grundlage solch einer modellprädiktiven Regelung ein wirtschaftlicher und schonender Betrieb konventioneller Kraftwerke sowie eine hohe Regelgüte für die Frequenzstabilität erreicht werden kann. Seine Betreuer lobten aber auch, dass Kennel stets „über den Tellerrand geschaut hat“ und dass die Arbeit ökonomische, ökologische und gesellschaftliche Relevanz besitzt. „Die gewonnenen Erkenntnisse konnten auch für die weiteren Forschungsaktivitäten am Lehrstuhl für Regelungstechnik erfolgreich genutzt werden.“ Ehrenamtlich ist der Preisträger in der evangelischen Jugend aktiv. Schwerpunkt seiner Arbeit dort liegen in der musikalischen Arbeit mit Kindern.