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Nachgefragt
25. Januar 2018

Wie Energienetze fusionieren

Die Netze für Strom, Wärme und Gas wachsen künftig zusammen. Ein Projekt hat die Stabilität von dezentralen, autonomen Teilnetzen erforscht. Im Gespräch erklärt Ralf Levacher, Geschäftsführer der Stadtwerke Saarlouis, welche Puffer das Netz braucht und warum dezentrale Intelligenz entscheidend ist.

Foto: Portrait von Ralf Levacher
Ralf Levacher, Geschäftsführer der Stadtwerke Saarlouis. (Foto: © Stadtwerke Saarlouis)

25.01.2018 – Im Projekt PolyEnergyNet werden, unter der Federführung der Stadtwerke Saarlouis, widerstandsfähige Ortsnetze erforscht und exemplarisch realisiert.

Herr Levacher, Was haben Sie dabei herausbekommen?

Das Projektkonsortium verfolgte zwei wesentliche Forschungsansätze. Erster Ansatz des Projektes war der spartenübergreifende Energietransfer innerhalb des Polynetzes, also der Strom- und Gas- sowie Wärmenetze, um die Gesamteffizienz unter Einbindung geeigneter Informations- und Kommunikationstechnologien zu steigern. Im zweiten Ansatz wurde die Bildung autonomer Teilnetze, die sich dynamisch an die jeweilige Netzsituation anpassen können, erforscht.

Was bedeutet das genau?

Diese veränderlichen Zellen werden als Holone bezeichnet. Holone sind im Projekt als autonom versorgte Teilnetze definiert, die sich je nach Netzsituation neu bilden, um die optimale Versorgungssicherheit zu erreichen. In einer eigens dafür entwickelten Modellstadt, konnten wir die Bildung dieser autonomen Teilnetze mit realitätsnahen Randbedingungen erproben. Im Feldtestgebiet in Saarlouis messen wir den Zustand unseres Netzes und machen so die Auswirkungen dezentraler Einspeisungen sichtbar.

Was wird im Feldtest gemessen?

Dazu gehören zum Beispiel Lastflussumkehr, Spannungsanhebungen, Kabelbelastungen und so weiter. Die weitere Identifikation und Integration sogenannter Flexibilitäten, also Verbraucher und Erzeugungsanlagen, in unser Netzregelungskonzept erweiterte die Handlungsmöglichkeiten einer Netzsteuerungssoftware. Beispielsweise wurden Wasserspeicher durch elektrische Heizelemente erweitert, um überschüssigen Strom direkt lokal zu verbrauchen und einen Einfluss auf den lokalen Netzzustand zu erreichen.

Das Bundeswirtschaftsministerium förderte Ihr Projekt in den letzten drei Jahren durch die Initiative „Zukunftsfähige Stromnetze“. Wie sieht das Stromnetz in der Zukunft aus?

Durch die Dekarbonisierung und dadurch zunehmende Elektrifizierung des Wärme- und Mobilitätssektors müssen die vorhandenen Ortsnetze aufgrund zunehmender Strombelastungen optimiert werden. Unter Optimierung verstehen wir, dass die bestehenden Netzstrukturen durch Erweiterungen wie beispielsweise IKT, Regelungs- und Steuerungstechnik, Sektorenkopplung durch Speicher und intelligente Betriebsmittel ergänzt werden müssen. Besonders auf der Verteilnetzebene, in der die dezentrale Einspeisung stark zugenommen hat, wird in den zukünftigen Stromnetzen eine dezentrale Intelligenz notwendig, die ihren Netzbereich selbst ausregelt und somit den Menschen entlastet.

Ist eine zentrale oder dezentrale Regelung der Stromnetze effizienter?

Beim PolyEnergyNet wurde der Ansatz eines dezentralen Steuerungs- und Reglungssystems im Niederspannungsnetz untersucht. Ziel der Untersuchung war eine Balance zwischen lokaler Erzeugung und Verbrauch herzustellen, so dass dezentrale Erzeugungsleistungen effizient am Ort der Entstehung genutzt werden. Dezentrale Lösungsansätze erhöhen hierbei die Resilienz und sind somit ausfallsicherer als ein zentrales System. Beim Ausfall eines zentralen Systems besitzen die dezentralen Stromnetze genügend Intelligenz, um einen stabilen Netzzustand zu gewährleisten.

Wie autonom und stabil sind diese Teilnetze wirklich?

Durch die dezentrale Intelligenz, bestehend aus Messwerten, hinterlegten Daten der Geoinformationssysteme und der Holonsoftware, kann sich ein solches Teilnetz autonom versorgen und ausregeln, um einen stabilen Versorgungsgrad zu erreichen. Sollte sich jedoch ein Zustand einstellen, der durch die dezentralen Systeme nicht ausgeregelt werden kann, muss die übergeordnete Leistelle miteingebunden werden.

Die zunehmende Automatisierung bedarf einer sicheren und Infrastruktur für die Kommunikation und Daten.

Richtig. Um die Energieversorgung gegen Angriffe und dadurch hervorgerufene Instabilitäten zu schützen, müssen die Schutzmechanismen an die neuen Gefährdungspotenziale angepasst und weiterentwickelt werden. Der IT-Sicherheit kommt im Umfeld der immer intelligenter werdenden Energieversorgungsnetze daher eine enorme Bedeutung zu.

Wie kann die benötigte IT-Kompetenz bei den beteiligten Unternehmen sichergestellt werden?

Durch die Forschungsarbeiten interdisziplinärer Fachbereiche wie IT und Elektrotechnik werden Problemstellungen, Erfahrung sowie mögliche Lösungskonzepte ausgetauscht und können mit gebündeltem Know-How weiterentwickelt werden. Zertifizierungen, wie das Information Security Management System, kurz ISMS, gewährleisten hierbei einheitliche Standards bei Sicherheitskonzepten sowie dem Umgang mit Daten.

Strom steht immer mehr im Fokus. Wird es zu einer vollständigen Elektrifizierung des Wärme- und Verkehrssektors kommen?

Eine vollständige Elektrifizierung der beiden Sektoren ist aus heutiger Sicht nicht vorstellbar. In den Jahren von 2008 bis 2015 wurde der Wärmebedarf zu etwa 70 Prozent aus fossilen Energieträgern gedeckt. Laut Umweltbundesamt beträgt der Gesamtenergieverbrauch der Sektoren Verkehr und Wärme im Jahr 2015 beispielsweise 1810,5 Terawattstunden. Demgegenüber steht eine Erzeugung aus Ökoenergieanlagen von 187,4 Terawattstunden. Da klafft eine große Lücke: Um den gesamten Bedarf der beiden Sektoren durch Ökostrom zu decken, wäre die zehnfache Strommenge nötig.

Das Interview führte Niels H. Petersen.


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