: Wie Stromnetze sicherer und effizienter werden können

19.01.2018 – Niederspannungsnetze tragen den Strom anders als die großen Hochspannungsleitungen bis in die hintersten Ecken Deutschlands, direkt zu den Stromverbrauchern. In sie wird auch der Strom von über einer Million Solaranlagen in Deutschland eingespeist und in Zukunft zunehmend Energie zum Laden von Elektroautos entnommen. Die Belastungen sind teils enorm und werden weiter zunehmen. Um Schwankungen auszugleichen und stabile Niederspannungsnetze zu garantieren, hat der Ingenieur Stefan Lang an der Technischen Universität Kaiserslautern einen neuen Netzregler entwickelt, der automatisch den Stromfluss misst und gegensteuert, wenn sich der Bedarf in verschiedenen Leitungen ändert.

Was erst einmal einfach klingt, soll zudem nicht teuer sein: Die Technik sei kostengünstig und könne einfach in vorhandene Niederspannungsnetze eingebaut werden, verspricht Lang. Das klingt vielversprechend, denn das deutsche Niederspannungsnetz ist groß. Es macht rund 65 Prozent des gesamten 1,8 Millionen Kilometer langen Netzes aus.

Messen und gegensteuern

Die Spannung der Stromnetze muss um die Frequenz von 50 Hertz gehalten werden, andernfalls könnten elektrische Geräte Schaden nehmen. „Hinzu kommt die thermische Belastung, zu der es kommen kann, wenn zu viel Strom fließt“, erklärt Ingenieur Lang. Im schlimmsten Fall könnten Stromleitungen überlastet oder beschädigt werden und in letzter Konsequenz der Stromfluss zusammenbrechen.

Im Rahmen seiner Promotion arbeitete er mit sogenannten vermaschten Netzen, bei denen der Strom ringförmig fließt und Netzwerkknoten miteinander verbunden sind. Diese versorgen unter anderem Wohngebiete mit Strom. Gemeinsam mit Industriepartnern entwickelte er den neuen Netzregler, der die Stromverteilung automatisch im Blick hat. „An verschiedenen Punkten misst der Regler den Strom in den verschiedenen Leitungen“, erläutert Lang die Technik. „Er ermittelt, wie viel Strom in welchen Leitungen fließt, regelt den Stromfluss und steuert gegen, wenn zum Beispiel in einer Leitung mehr Strom fließt, als diese führen darf.“

Einfach zu integrieren

Das Besondere an der Entwicklung sei, dass konventionelle Transformatortechnik zum Einsatz komme, die sich leicht in vorhandene Verteilerschränke einbauen lasse. Für die vielen regionalen Netzbetreiber, die für die Niederspannungsnetze verantwortlich sind, könnte der Regler also eine schnelle und kostengünstige Möglichkeit darstellen, ihre Netze fit für die nahe Zukunft zu machen.

Einen ersten Prototypen hatte das Team auf dem Campus der TU Kaiserslautern getestet, danach folgte ein erfolgreicher Einsatz in einem Stromnetz in der Nähe von Landau in der Pfalz. Für seine Arbeit im Rahmen des Projektes „Flexibler Ortsnetz Spannungs- und Wirkleistungs-Regler“ wurde Stefan Lang von der Stiftung Energie & Klimaschutz Baden-Württemberg ausgezeichnet. Eine Förderung erhielt das Projekt durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie. cw