Doktorand/in (w/m/d) für ERC Synergy Grant SAFEr Grid - Visionäre Forschung zu asynchronen Stromnetzen der Zukunft

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Lehrstuhl für Automation of Complex Power Systems

Unser Profil

Die Energiewende stellt Stromnetze vor fundamentale Herausforderungen: Konventionelle Kraftwerke mit Synchrongeneratoren weichen zunehmend erneuerbaren Energiequellen, die zumeist leistungselektronisch gekoppelt sind. Diese Transformation reduziert die physische Trägheit des Stromnetzes drastisch und erhöht gleichzeitig die Volatilität von Erzeugung und Verbrauch. Diese Entwicklungen können zukünftig Netzinstabilitäten verstärken und sogar großflächige Stromausfälle verursachen.

Wegweisende Forschungsfragen sind daher: Wie kann das Zusammenspiel von Energieerzeugern, Verbrauchern und Energiespeichern optimiert werden, um lokale und globale Energiebedarfe effizient zu decken und dabei den zuverlässigen Betrieb eines trägheitsarmen Systems zu gewährleisten? Welche Regelungsverfahren, Koordinationsmechanismen und IT-Lösungen sind notwendig, um Millionen dezentraler leistungselektronischer Systeme innerhalb des Stromnetzes stabil und effizient zu betreiben? Könnte das bestehende Paradigma global synchronisierter und zentral gesteuerter Stromnetze durch neuartige, alternative Funktionsprinzipien ersetzt werden?

Am Institut für Automation of Complex Power Systems der RWTH Aachen widmen wir uns diesen visionären Fragestellungen im Rahmen des vom Europäischen Forschungsrat mit einem Synergy Grant geförderten Projekts SAFEr Grid. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung einer innovativen Architektur für zukünftige Stromnetze, die durch asynchrone Kopplung und ein Store-and-Forward Prinzip zur Steuerung von Energieflüssen im Stromnetz gekennzeichnet ist. Anstelle eines synchronen und monolithischen Systems wird ein dezentralisiertes und asynchrones Netzwerk bestehend aus autonomen und modularen Teilnetzen entwickelt. Die Teilnetze agieren unabhängig voneinander, können jedoch bei Bedarf Energie gezielt miteinander austauschen – ein Ansatz, der sich an der Struktur und der Funktionsweise des Internets orientiert.

Werden Sie Teil unseres interdisziplinären Teams und gestalten Sie gemeinsam mit uns sowie international führenden Wissenschaftler/innen aus den Bereichen Energieversorgung, Regelungstechnik, Leistungselektronik, Kommunikationstechnik und Innovationsmanagement die Grundlage für eine neue Ära der Stromversorgung. Arbeiten Sie an innovativen Konzepten und Technologien, die nicht nur zukünftige Stromnetze sicherer und zuverlässiger machen, sondern auch aktiv die Energiewende vorantreiben.

Ihr Profil

• Ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Master oder vergleichbar) in Elektrotechnik/Technischer Informatik, Automatisierungstechnik, Energietechnik, Informatik oder einem vergleichbaren Studiengang
• Interesse an wissenschaftlicher Arbeit mit dem Ziel einer Promotion
• Begeisterung für die Erforschung der neuesten Technologien
• Erfahrung in der Programmierung
• Innovatives und interdisziplinäres Denken, selbständige und strukturierte Arbeitsweise
• Soziale Kompetenz, Kommunikations- und Teamfähigkeit
• Fließendes Englisch, vorzugsweise auch fließendes Deutsch

Darüber hinaus sind Kenntnisse in mindestens einem der folgenden Bereiche wünschenswert:

• Modellierung, Betrieb und Regelung elektrischer Stromnetze
• Systemdynamik und Stabilitätsanalysen in elektrischen Stromnetzen
• Betrieb und Regelung von Inselnetzen mit netzbildenden und netzfolgenden Umrichtern
• Moderne Regelungsverfahren für Energiesysteme wie z.B. Virtual Oscillator Control, Active Disturbance Rejection Control oder Hamiltonian Control
• Modellprädiktive Regelungen und Optimierungsverfahren für komplexe, dezentrale Energieversorgungssysteme
• IoT-Protokolle, Netzwerkprotokolle oder Kommunikationsprotokolle sowie deren Anwendung in cyber-physischen Systemen
• Co-Simulation von Energieversorgungsinfrastrukturen
• Echtzeitsimulation und Hardware-in-the-Loop Untersuchungen für elektrische Stromnetze und deren Komponenten

Ihre Aufgaben

Als Teil eines interdisziplinären Teams übernehmen Sie eine zentrale Rolle bei der Umsetzung der wissenschaftlichen Arbeitspakete innerhalb des SAFEr Grid Projekts. In enger Zusammenarbeit mit den Partner/innen innerhalb und außerhalb der RWTH Aachen bearbeiten Sie komplexe Forschungsaufgaben und entwickeln innovative Konzepte für den Betrieb asynchroner Stromnetze. Entsprechend Ihrer wissenschaftlichen Expertise umfassen Ihre Aufgaben:

• Erweiterung der Theorie der Dynamik und Stabilität von elektrischen Stromnetzen unter Berücksichtigung asynchron gekoppelter Teilnetze
• Integration der Konzepte und Methoden cyber-physischer Systeme in die Theorie der Dynamik und Stabilität von elektrischen Stromnetzen
• Entwicklung und simulative Erprobung neuartiger Regelungsansätze mit Schwerpunkt Inselnetze
• Entwicklung ganzheitlicher und skalierbarer Optimierungsverfahren für den effizienten Betrieb asynchroner Stromnetze
• Validierung der theoretischen Ansätze auf Laborebene mittels Echtzeitsimulation und Hardware-in-the-Loop Tests

Die Ergebnisse Ihrer Forschung präsentieren Sie auf internationalen Fachkonferenzen und publizieren sie in hochrangigen Fachzeitschriften (z.B. IEEE Transactions, Elsevier, Springer Nature). Darüber hinaus unterstützen Sie aktiv die Lehrveranstaltungen des Instituts für Automation of Complex Power Systems.

Unser Angebot

Die Einstellung erfolgt im Beschäftigtenverhältnis.
Die Stelle ist zum 01.04.2025 zu besetzen und befristet auf 2 Jahre.
Eine Weiterbeschäftigung von mindestens 1 Jahr ist vorgesehen. Es besteht die Option, die Stelle um weitere 3 Jahre zu verlängern.
Die befristete Beschäftigung erfolgt im Rahmen der Befristungsmöglichkeiten des Wissenschaftszeitvertragsgesetzes.
Es handelt sich um eine Vollzeitstelle. Auf Wunsch kann eine Teilzeitbeschäftigung ermöglicht werden.
Eine Promotionsmöglichkeit besteht.
Die Eingruppierung richtet sich nach dem TV-L.
Die Stelle ist bewertet mit EG 13 TV-L.

Über uns

Die RWTH ist als familiengerechte Hochschule zertifiziert.
Die RWTH bietet im Rahmen eines Universitären Gesundheitsmanagements eine Vielzahl von Gesundheits-, Beratungs- und Präventionsangeboten (z. B. Hochschulsport) an. Für Tarifbeschäftigte und Beamtinnen und Beamte besteht ein umfangreiches Weiterbildungsangebot und die Möglichkeit, ein Jobticket zu erwerben.
Die Stellenausschreibung richtet sich an alle Geschlechter.
Wir wollen an der RWTH Aachen University besonders die Karrieren von Frauen fördern und freuen uns daher über Bewerberinnen.
Frauen werden bei gleicher Eignung, Befähigung und fachlicher Leistung bevorzugt berücksichtigt, sofern sie in der Organisationseinheit unterrepräsentiert sind und sofern nicht in der Person eines Mitbewerbers liegende Gründe überwiegen.
Bewerbungen geeigneter schwerbehinderter Menschen sind ausdrücklich erwünscht.
Im Sinne der Gleichbehandlung bitten wir Sie, auf ein Bewerbungsfoto zu verzichten.
Informationen zur Erhebung personenbezogener Daten nach Artikeln 13 und 14 Datenschutz-Grundverordnung (DS-GVO) finden Sie unter https://www.rwth-aachen.de/dsgvo-information-bewerbung.