Netz frei für Erneuerbare Energien

Netz frei für Erneuerbare Energien

by Grit Irmscher

Die Stromversorgung der Zukunft übernehmen zunehmend erneuerbare Energien. Doch Wind und Sonne lassen sich nicht immer planen. Damit die Energieversorgung stabil und sicher bleibt, braucht es intelligente Konzepte. Das Forschungsprojekt QUIRINUS soll diese liefern.

Früher wurde Strom mehr oder weniger zentral in den großen konventionellen Kraftwerken, zum Beispiel Kohlekraftwerken, erzeugt und von dort über die Verteilnetze zu den Verbrauchern geliefert. Heute sieht das anders aus: Immer mehr mittlere und kleine Erzeuger speisen dezentral, also an vielen Punkten im Netz, regenerativen Strom zum Beispiel aus Wind- oder Sonnenkraft ein. Allerdings schwankt die Einspeisemenge. Bei viel Sonne und Wind gibt es viel Strom, bei Wolken und Windstille wenig oder keinen. „Für das Stromnetz bedeuten diese Schwankungen, salopp gesagt, Stress“, erklärt SteffenWoltering, Projektingenieur beim Dürener Netzbetreiber Leitungspartner GmbH, einer Tochtergesellschaft der SWD.

„Die Herausforderung ist, die Stromerzeugung und den Verbrauch optimal aufeinander abzustimmen und so einen stabilen Netzbetrieb und eine sichere Versorgung zu garantieren.“

Stabiles Netz für sichere Energiezukunft

Wenn also nach und nach die konventionellen Kraftwerke vom Netz gehen und nur noch regenerativ erzeugter Strom fließt, müssen neue Lösungen für das Netz entwickelt werden. Mit dem Ziel, ein solches Zukunftsmodell der Energieversorgung zu entwickeln, das Netzengpässe und Energieüberschüsse vermeidet, startete im März 2017 das Forschungsprojekt Quirinus. Die Leitungspartner GmbH war mit neun weiteren Partnern daran beteiligt. Die Projektingenieure haben in einer Simulation PV-Anlagen, Windräder, Biogasanlagen und Speicher in ihren Netzgebieten über ein Informations- und Kommunikationsnetz miteinander verbunden und damit ein  sogenanntes virtuelles Kraftwerk geschaffen – das vkw++. Das erste Plus steht für Netzsicherheit, das zweite für Datensicherheit. Was hier im Kleinen erprobt wurde, soll später auf andere Regionen übertragbar sein.

Kompetenz im Forschungseinsatz

Die Steuerungszentrale und damit das Herzstück des Projekts wurde eigens für die Forschung in Heppendorf errichtet. Für den Aufbau dieses Control Centers waren Steffen Woltering und sein Team verantwortlich.

„Das war eine sehr umfangreiche Aufgabe, denn alle relevanten Netzdaten liefen hier zusammen, mussten ausgewertet und in entsprechende Steuermechanismen umgesetzt werden, damit wir den stabilen Betrieb in unseren Testnetzten jederzeit sicherstellen oder nach Störungen schnell wiederherstellen können.”

Für den Aufbau des Control Centers dimensionierte das 20-köpfige Team aus IT-, Elektro-, und Kommunikationsingenieuren zunächst die Rechenleistung  definierte Schnittstellen und optimierte Daten.

“Schließlich brauchten wir für eine intelligente Steuerung des vkw++ Netztransparenz, und das bedeutet: Daten, die kompatibel sein müssen.”

Außerdem wurde für die sichere Datenübermittlung eine zusätzliche Rechen- und Systemeinheit entwickelt – das Security Operation Center. Denn Netzdaten sind Immer sensible Daten. Auf die Probe gestellt wurde das Control Center dann im Rahmen der Quirinus-Feldversuche. In den Versuchsanordnungen simulierten Ingenieure der Quirinus-Projektpartner einen Netzbetrieb der Zukunft – also mit vielen unterschiedlichen Erzeugern – und spielten dabei folgende drei Szenarien durch:

  1. Die Steuerung mit dem Ampelkonzept, bei dem im Control Center minütlich Netzzustände erfasst wurden und durch Ampelanzeigen – also rot, gelb, grün – Netzschwankungen rechtzeitig erkannt und ausgeglichen werden sollten.
  2. Mit einem Flexibilitätsmonitor wurde der Fokus auf die Schnittstellen zu übergeordneten Netzebenen und die Steuerung von Einspeisemengen gelegt.
  3. Man trennte die auf den Versuchsgeländen aufgebauten „Ortsnetze“ vom vorgelagerten Netz ab und ließ sie im sogenannten Inselbetrieb, mithilfe eines Schwungradspeichers und eines Blockheizkraftwerks, weiterlaufen.

Bereit für die Energiewende

Im Mai 2020 endete das Forschungsprojekt. Die wichtigste Erkenntnis: Die intelligente Steuerung eines virtuellen Flächenkraftwerks funktioniert. Anstatt neue Leitungen zu verlegen und das Netz auszubauen, wird es vielerorts möglich sein, das bestehende Netz für die Versorgung aus erneuerbaren Energien fit zu machen. „Ein voller Erfolg“ resümiert Steffen Woltering. „Wir wissen jetzt: Das Netzmanagement für eine regenerative Energielandschaft wird vor allem vor Ort stattfinden.“ Gute Aussichten also für noch mehr Klimaschutz in unserer Region. Die Forschungen zum Netz der Zukunft werden weitergehen.

Grit Irmscher

Online Marketing Managerin

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert.