Netzbetrieb und Systemstabilität

 

Die Wechselspannung im Stromnetz schwingt in Europa immer mit der gleichen Frequenz von 50 Hertz. Ist zu wenig Strom vorhanden, sinkt diese Netzfrequenz. Bei zu viel Strom steigt sie. Weicht die Netzfrequenz zu stark vom Sollwert 50 Hertz ab, kann es zu Schäden bei manchen Kraftwerken und Verbrauchern oder Stromausfällen kommen. Es ist die Aufgabe der Übertragungsnetzbetreiber, immer darauf zu achten, dass die Netzfrequenz stabil bleibt. Zu diesem Zweck gibt es Regelleistung, die zum Ausgleich von Frequenzabweichungen genutzt wird.

Aufgrund noch nicht ausreichend ausgebauter Netze kann es zudem zu Engpässen bei der Stromübertragung kommen. Deshalb muss das Stromnetz in Zukunft ausgebaut und flexibler gemacht werden. Verbesserte Prognosen des Wetters, der Stromerzeugung und des Stromverbrauchs ermöglichen außerdem eine bessere Planung und erleichtern den Netzbetrieb. Speicher und die stärkere Kopplung des Stromnetzes mit anderen Sektoren des Energiesystems (Wärme, Verkehr) erweitern die Möglichkeiten für einen optimierten Netzbetrieb. Mit dem Wegfall von Großkraftwerken werden Systemdienstleistungen zur Stabilisierung des Stromnetzes wie beispielsweise die gezielte Einspeisung von Blindleistung zur Spannungshaltung immer relevanter. Um eine verstärkte Einspeisung von erneuerbarem Strom in die Ortsnetze zu ermöglichen, können die bisher starren Übersetzungsverhältnisse zwischen unterschiedlichen Spannungsebenen im Stromnetz flexibler gestaltet werden. Dafür werden regelbare Ortsnetztransformatoren eingesetzt.

Im Rahmen des SINTEG-Programms beschäftigen sich verschiedene Projekte mit dem stabilen Betrieb von Stromnetzen mit hohen Anteilen erneuerbarer Stromerzeugung. Ein Beispiel ist ein Projekt aus NEW 4.0, in dem die Bereitstellung von Blindleistung durch Windkraftanalagen erprobt wird. Zudem soll ein Marktdesign für die dynamische Blindleistungseinspeisung entwickelt werden. Im Schaufenster enera werden neue Strategien zur Betriebsführung von Verteilnetzen erprobt. Mit einem aktiven Blindleistungsmanagement soll die Belastung von Transformatoren auf das notwendige Minimum reduziert werden. Im Schaufenster C/sells werden verbesserte Prognoseverfahren zur Vorhersage zukünftiger Netzzustände und Energieflüsse mit hoher regionaler Auflösung entwickelt. Damit können drohende Netzengpässe künftig bereits im Vorfeld erkannt und vermieden werden.

Mehr als Netzausbau: SINTEG errichtet ein intelligentes Stromnetz

Das Ziel des SINTEG Programms ist die Vernetzung und die intelligente Steuerung von Energiesystemen mit hohen Anteilen erneuerbarer Energien. Dabei stehen insbesondere sichere, effiziente und massengeschäftstaugliche Verfahren, innovative Technologien sowie Marktmechanismen für flexible, intelligente Netze und Märkte im Fokus. Eine Kernaufgabe des SINTEG-Programms ist dabei der Aufbau einer digitalen Dateninfrastruktur zur optimalen Steuerung des integrierten Energiesystems. Dazu zählen auch sogenannte „Smart Markets“, in denen Energiemengen oder daraus abgeleitete Dienstleistungen auf Grundlage der zur Verfügung stehenden Netzkapazität unter verschiedenen Marktpartnern gehandelt werden. Zudem wird an der Neustrukturierung und der Automatisierung von Abstimmungskaskaden zur Steuerung der Stromnetze gearbeitet.

Aus diesen Aktivitäten sollen Blaupausen für das intelligente Energiesystem der Zukunft entstehen, die in Deutschland und in der ganzen Welt angewendet werden können. Damit wird nicht nur ein Beitrag zum Klimaschutz geleistet. Es eröffnen sich auch Chancen für die deutsche Exportwirtschaft. Dazu werden im SINTEG-Programm in einer Vielzahl an Projekten unterschiedliche Lösungen entwickelt und in der Praxis getestet. Im Zentrum der fünf SINTEG Schaufenster stehen Datenplattformen, auf denen Informationen über den Zustand des Energiesystems, die Verfügbarkeit von Flexibilitätsoptionen und Prognosen für den vorausschauenden Systembetrieb gesammelt werden. Damit bilden diese Plattformen die Grundlage für die Entwicklung digitaler Geschäftsmodelle. Jedes der fünf Schaufenster setzt bei der Entwicklung der Datenplattformen unterschiedliche Schwerpunkte. Beispielsweise rückt C/sells lokal optimierende Energiezellen in den Mittelpunkt, enera fokussiert sich auf die Entwicklung eines Marktes für Systemdienstleistungen. DESIGNETZ legt großen Wert auf die Simulation und den vorausschauenden Betrieb des Energiesystems. Neben dem Informationsgehalt, der technischen Gestaltung und den angebotenen Schnittstellen unterscheiden sich die Datenplattformen auch hinsichtlich der angesprochenen Nutzergruppen. Der Wettbewerb der Lösungsansätze fördert die Profilierung der einzelnen Plattformen und erleichtert die Ableitung von Blaupausen.