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Smart Grid / 25.02.2016

Projekt "ENERGIE": Sechs Partner erfassen im Rahmen der Bundesforschungsinitiative "Zukunftsfähige Stromnetze" die Auslastung des Niederspannungsstromnetzes in Wachtendonk.

devolo

Deutschland hat die Energiewende eingeleitet. Bis zum Jahr 2022 sollen alle deutschen Kernkraftwerke abgeschaltet werden und die Einspeisung von erneuerbaren Energien ins Stromnetz deutlich zunehmen. Es gilt, eine Reihe von Herausforderungen zu bewältigen. Speisten bisher nur wenige private Energieerzeuger Strom in die deutschen Netze, so steigt diese Zahl mittlerweile kontinuierlich an. Ob Solar-, Wind- oder Biomasseanlagen - immer mehr Stromkonsumenten werden auch zu Produzenten, so genannten Prosumenten. Hinzu kommt, dass erneuerbare Energien sehr volatil sind, denn nicht immer scheint die Sonne und nicht immer bläst der Wind. Intelligente Stromnetze sind daher notwendig, so genannte Smart Grids, um die Auslastung zu erfassen und zu managen.

Das ENERGIE-Projekt

Das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie hat die Initiative "Zukunftsfähige Stromnetze" ins Leben gerufen. Das Energiekonzept der Bundesregierung legt ambitionierte Leitlinien für das zukünftige Energiesystem fest. Bis 2050 sollen die Erneuerbaren Energien 80 Prozent des Strombedarfs bereitstellen. Dieses Ziel ist nur durch einen Ausbau und eine Ertüchtigung der Stromnetze zu erreichen. Stromnetze müssen zukünftig eine aktivere Rolle bei der Energiebereitstellung übernehmen. Neue Anforderungen ergeben sich zum Beispiel daraus, dass die dezentrale Erzeugung und die Verbrauchsschwerpunkte geografisch sehr weit auseinander liegen können. Unter der Führung der SWK STADTWERKE KREFELD AG hat sich im Rahmen dieser Initiative ein Konsortium mit einem Projekt beworben, in dem gemeinsam nach Lösungen gesucht wird, um die Niederspannungsstromnetze lokal vor Ort weiter zu optimieren und auf die Zukunft auszurichten. Neben der SWK engagieren sich die Lovion GmbH, die Janitza electronics GmbH, die devolo AG sowie die Hochschule Düsseldorf und die Universität Duisburg Essen in diesem Projekt, das noch bis Ende 2016 läuft. Das gesamte Projektvolumen, welches die Partner gemeinsam aufwenden, beträgt rund 2,6 Mio. Euro; 1,5 Mio. Euro hiervon werden durch das Bundesministerium gefördert.
Den Projektpartnern geht es um die Erfassung der niederspannungsseitigen Netzzustandsgrößen in Echtzeiten oder kurz um "ENERGIE". Die dezentrale und stark in der Leistung variierende Einspeisung durch lokale Erzeugungsanalagen fordert die Netze und ihre Betriebsführung. Die Netzzustandsgrößen aus dem Niederspannungsnetz haben heute schon einen hohen Stellenwert und werden künftig immer wichtiger als Grundlage für eine effiziente Planung von Versorgungsnetzen. Das Ergebnis des Forschungsprojektes soll nicht nur eine Teillösung, sondern am Ende ein ganzheitlich anwendbares System sein, das Lösungen von der Messung, über den Datentransport, bis hin zur Datenanalyse, der Datenarchivierung und der topographischen Abbildung im Geoinformationssystem liefert. Das in dem Projekt entwickelte Gesamtsystem, ist die Basis für die zukünftig immer wichtiger werdenden Steuerungs- und Regelungsaufgaben im Niederspannungsnetz.

Ein Netzgebiet mit vielen dezentralen Stromerzeugern

Als Forschungsgebiet wurde die Gemeinde Wachtendonk im Kreis Kleve ausgesucht, wo die SWK seit 2010 das Stromnetz betreibt. Eine ländliche Region mit einer hohen Zahl an dezentralen Einspeisungen aus Photovoltaik- und Windkraftanlagen. An neuralgischen Knotenpunkten des Stromnetzes sollen künftig Messdaten erfasst werden - beispielsweise in Kabelverteilerschränken oder in Ortsnetzstationen. Der Einbau der hierzu erforderlichen Technik in rund 40 Kabelverteilerschränken läuft seit Anfang 2016 und soll bis Ostern abgeschlossen sein. Die Daten werden gebündelt, an ein Rechenzentrum übermittelt und dort mit weiteren Bestandsdaten ergänzt. Anhand der Ergebnisse lässt sich dann nahezu in Echtzeit feststellen, ob die Elektrizitätsleitungen in einem bestimmten Bereich ausreichend dimensioniert sind, ob ein Ausbau des Netzes erforderlich ist oder ob noch genügend "Luft" für weitere Haushalte/Abnehmer vorhanden ist.
Investitionen in das Stromnetz lassen sich somit belastbarer planen. Auch für die Gemeindeentwicklung kann man Rückschlüsse hieraus ziehen - etwa wenn es um den Bau und den Anschluss eines neuen Wohngebietes an ein bestehendes Versorgungsnetz geht. Mit einem solchen Gesamtsystem erhält der Netzbetreiber einen flächendeckenden Einblick in die Niederspannungsnetze, deren konkreter Auslastungsgrad bislang nur über statistische Größen und meist sehr aufwändig erfasst wurde. Kritische Netzzustände oder mögliche Reserven können künftig dokumentiert und zur effizienteren Planung herangezogen werden.

Die smarte Zukunft im Blick

Zusätzlich zu den Anforderungen durch dezentrale Einspeisungen ist zu erwarten, dass sich auch die Verbrauchsstruktur in Verteilnetzen deutlich verändern. Mit der ganzheitlichen Betrachtung des Netzzustandes erhält man zudem verlässliche Informationen, um für künftige Themen - wie der E-Mobilität - gerüstet zu sein. Denn auch der zunehmende und durch die Bundesregierung gewünschte Betrieb von Elektroautos sorgt für Belastungen im lokalen Stromnetz. Untersuchungen zeigen, dass ein Großteil der Bürgerinnen und Bürger ihre Elektroautos in den Abendstunden an das Netz anschließt bzw. anschließen würde, um die Akkus über Nacht aufzuladen. Eine solche Situation hat entsprechende Auswirkungen auf das Stromnetz, das die benötigte Menge an Energie dann transportieren muss. Mit Hilfe des Projektes "ENERGIE" könnten solche Phänomene bereits im Vorfeld geplant und Komplikationen vermieden werden.