Auf dem Weg zu einer klimaneutralen Energieversorgung werden Atom, Kohle und Öl durch erneuerbare Energien, wie Wind und Sonne, ersetzt. Das Forscherteam des Verbundvorhabens i-Automate unter Federführung des Instituts für Energiesysteme, Energieeffizienz und Energiewirtschaft an der Technischen Universität (TU) Dortmund hat nun einen wichtigen Beitrag dafür erarbeitet, das bisherige Energiesystem an die neuen Anforderungen anzupassen. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler haben erforscht, wie Stromnetze künftig besser automatisiert digital gesteuert werden können.

In Ortsnetztransformatoren im Netz des hessischen Energieversorgers Energie Waldeck-Frankenberg haben die Expertinnen und Experten rund um Projektleiter Prof. Christian Rehtanz in dem Ort Korbach speziell ausgestattete elektronische Messgeräte installiert, genannt Energy & Power Protocolling Equipment. Die Standard-Software dieser Geräte ersetzte das Forscherteam dabei durch eine neue, eigens entwickelte Software.

Damit der laufende Netzbetrieb in Korbach nicht gestört wurde, simulierten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Netzbetrieb zunächst im Labor der TU Dortmund. Im Praxistest vor Ort setzten sie anschließend außerdem auf einen sogenannten Netzparallelbetrieb.

Die Algorithmen der neuen Software beobachteten das Netz dabei und übermittelten automatisch Handlungsempfehlungen zur besseren Netzsteuerung an die Netzleitstelle. In dieser Stromnetz-Überwachungszentrale wurden die Empfehlungen von den dortigen Mitarbeitern dann händisch geprüft bevor sie konkret umgesetzt wurden.

Neue Software bezieht erstmals gesamtes Stromnetz ein

Mithilfe der im Rahmen von i-Automate entwickelten neuen Software war es erstmals möglich, die Energieströme und die Spannung im gesamten Netz zu messen. Das konnte die bisher eingesetzte Standard-Software nicht. Sie war nur dazu in der Lage, in den Ortsnetztransformatoren selbst zu messen, nicht aber im gesamten Netz.

„Wir haben es mit unserer Arbeit geschafft, dass das Netz jetzt besser gesteuert werden kann“, sagt Dominik Hilbrich, Leiter der Forschungsgruppe für Schutz- und Leittechnik an der TU Dortmund. „Das ist von großer Bedeutung, weil das moderne Energiesystem durch die zunehmenden Anforderungen immer komplexer wird.“

Das sind zum Beispiel Situationen, in denen gerade so viel Wind weht oder die Sonne so stark scheint, dass die Kapazität des Netzes nicht ausreicht, um die Energie aufzunehmen. Netzengpässen kann so vorausschauend vorgebeugt werden. Hilbrich weist noch auf eine andere Situation hin: „In Zukunft werden mehr Menschen Elektro-Autos fahren. Wenn dann alle am Feierabend ihre Fahrzeuge an der Steckdose aufladen wollen, kann das Netz ebenfalls schnell an seine Grenzen stoßen.“

Team testet Ergebnisse erfolgreich in der Praxis

Besonders stolz ist Dominik Hilbrich darauf, dass die neue Software eine sogenannte flexible Systemarchitektur ist. Das bedeutet, dass sie universell einsetzbar ist für unterschiedliche Zwecke und Netze. „Am meisten Spaß macht es, das Wissen, das wir uns innerhalb des Teams zunächst theoretisch angeeignet und im Labor getestet haben, ganz konkret vor Ort anzuwenden“, resümiert Hilbrich und fügt hinzu: „dass das Ganze im Betrieb unter realen Netzbedingungen dann funktioniert hat – über diesen Erfolg freuen wir uns sehr.“

Mit i-Autonomous existiert bereits ein Nachfolgeprojekt, in dessen Rahmen die Ergebnisse weiter in der Praxis erprobt werden sollen. Ein weiterer Feldversuch ist geplant, um noch tiefergehende Untersuchungen zu ermöglichen. Außerdem möchten die Expertinnen und Experten ihre Erkenntnisse den entsprechenden Normungsgremien vorlegen, um die Standardisierung von Automatisierungssystemen für intelligente Stromnetze anzuregen. (kkl)