Smart Grid Lösungen 2018-02-26T20:51:32+00:00

Smart Grid Lösungen

Die Erforschung von Smart Grids wirft viele Fragen auf, deren Beantwortung sich auch in unseren Lösungsansätzen widerspiegelt. Nachfolgend finden Sie eine Auswahl von Fragestellungen, die einen Einblick in unsere Forschungstätigkeit geben.

Wie integriere ich Prosumer in ein Verteilnetz?

Eine Kombination von maßgeschneiderten Anreizmodellen und modernster Technik wird es Prosumern in der Zukunft ermöglichen, aktiv im Verteilnetz integriert zu werden. Wichtig sind die richtigen Steuerungsmechanismen um sicherzustellen, dass ein Gleichgewicht zwischen Einbindung zu netzdienlichen Zwecken und zur Erzielung ökonomischer Mehrwerte für Prosumer erreicht werden kann.

Welche Rolle spielen Energiespeicher in der Zukunft?

Durch Energiespeicher können die Energieüberschüsse von erneuerbaren Energiequellen gespeichert und in bestimmten Zeiten verbraucht werden. Mittels dieser Verschiebung der Spitzenenergie können verschiedene Engpasssituationen im Stromnetz vermieden werden. Die gezielte Energiewende kann ohne den Einsatz der Energiespeicher nicht realisiert werden. Wir entwickeln Speicherbetriebsführungen und die entsprechenden Geschäftsmodelle sowie die erforderliche Testumgebung weiter, um die Speicher zu testen und zu optimieren.

Wie kann man eine sichere und effiziente E-Ladeinfrastruktur realisieren?

Die Dekarbonisierung des Individualverkehrs ist ein wesentlicher Baustein zur Erreichung der klima- und verkehrspolitischen Ziele in Deutschland. Im Rahmen des „Nationalen Entwicklungsplan Elektromobilität“ wurde das Ziel gesetzt, bis 2020 1 Million und im Jahr 2030 bis zu 5 Millionen Elektrofahrzeuge auf deutschen Straßen zu haben. Um diese Elektrofahrzeuge betreiben zu können, ist eine öffentliche Ladeinfrastruktur zur Energieversorgung zwingend notwendig. Um die große Anzahl der entstehenden Ladepunkte zu betreiben, ist ein Gesamtsystem notwendig, welches neben dem sicheren Betrieb eine kostenoptimierte Lösung bereitstellt. Wir untersuchen dabei, wie sich Synergien mit der bestehenden Smart Metering Infrastruktur nutzen lassen. Dafür bilden wir die gesamte Kette von der Ladesäule über die sichere Kommunikation bis hin zu den IT-Systemen der Stromnetzbetreiber sowie der Mobilitätsanbieter ab.

Ich will an der Ladesäule meinen eigenen Solar-Strom tanken! – wie geht das?

Jeder Geldautomat erlaubt uns heute auf das Geld unseres Bankkontos zuzugreifen. In der Zukunft könnte das auch mit der gespeicherten Energie aus einer Solaranlage möglich werden. Die Digitalisierung der Energiewirtschaft und verteilte Anwendungen auf der Basis von Blockchain-Technologie liefern dann den Strom direkt an jede die E-Mobilladesäule.

Wo können die Smart Grid Technologien den klassischen Netzausbau ersetzen?

Die steigende Anzahl dezentraler Erzeuger von erneuerbaren Energiequellen im Stromnetz führt zu vielen Herausforderungen beim Netzbetrieb sowie der Netzplanung. Bei höherer Einspeisung von erneuerbaren Energiequellen können Spannungsverletzungen oder Netzkomponentenüberbelastungen in manchen Netzabschnitten auftauchen. In der Folge werden klassischerweise Netzausbaumaßnahmen, wie z.B. Leitungsverlegungen, umgesetzt. Durch die Smart Grid Technologien, wie steuerbare Lasten oder Erzeuger, können solche Probleme im Stromnetz beseitigt werden. Wir entwickeln Regelungsstrategien und die entsprechenden Kommunikationsplattformen sowie die erforderliche Testumgebung weiter, um verschiedene Smart Grid Technologien zu testen und zu optimieren.

Wie können mehrere Netzbetreiber gemeinsam durch Kommunikation Netzprobleme lösen?

Methodisch entwickeln wir Prozesse für die Abstimmung von Netzbetreibern zur Beseitigung von Netzengpässen weiter. Hierfür testen wir verschiedene Übertragungswege und -arten und versuchen Datenmodelle zu standardisieren. Wir entwickeln verschiedene Algorithmen, um einschlägige Prozesse zu automatisieren und die Problembeseitigung zu optimieren.

Wie viel Information benötigt der Betrieb von Smart Grids?

Der Rollout der neuen Smart Meter Infrastruktur bietet dem Verteilnetzbetreiber die Möglichkeit, aktuelle Netzinformationen bis hin zum Niederspannungsnetz zu erhalten. Mit Hilfe dieser Daten kann der Netzbetreiber Rückschlüsse auf den aktuellen Netzzustand ziehen und somit sein Netz im besten Fall optimal betreiben. Doch wieviel Messpunkte werden benötigt um den Netzzustand sicher bestimmen zu können und welche Handlungsempfehlungen kann man daraus ableiten?

Welche neuen Geschäftsmodelle werden mit einem Smart Grid möglich?

Verschiedene Ampelphasen des Netzzustands werden eine Reihe neuer Geschäftsmodelle für Konsumenten, Prosumer und Produzenten zulassen. Möglich sind beispielsweise neue, offene Handelsplattformen, dynamische Entgelte und verschiedenste Anreizmodelle, die durch die Akteure im Smart Grid angeboten werden können.

Wie lässt sich eine Daten-drehscheibe innerhalb eines Verteilnetzbetreibers aufbauen?

Bei der derzeitigen Wandlung des Stromnetzes hin zu einem Smart Grid entstehen für die Verteilnetzbetreiber (VNB) vielfältige neue Herausforderungen, wie z.B. durch die steigende Anzahl an Prosumern, dem Aufbau einer E-Ladeinfrastruktur sowie der Installation von Batteriespeichern. Um die dadurch entstehende Menge an neuen Informationen für den VNB beherrsch- und nutzbar zu machen, müssen die dafür notwendigen Informationssysteme in die bestehende Systemlandschaft integriert werden. Das Forschungsprojekt ESOSEG hat sich daher das Ziel gesetzt, eine offene und standardisierte Plattform für die Kommunikation der Informationssysteme eines VNB aufzubauen. Die Grundlage für die Entwicklung der Datenmodelle und den Austausch zwischen den IT-Systemen bildet dabei das Common Information Model (CIM), genauer die Normenreihen IEC61970 und IEC61968.

Was passiert bei Ausfall oder Störung der Kommunikation?

Sollte die Kommunikation mit einzelnen Netzknoten gestört sein, wäre dies zunächst unkritisch. Einzelne Funktionen wie Zählerfernauslesung und Kostenoptimierung wären zwar gestört, aber das Verhalten des Knotens würde im statistischen Rauschen des Stromnetzes untergehen. Ein großflächiger Kommunikationsausfall könnte jedoch zu Störungen auf Verteilnetzebene führen. Es ist zu beachten, dass die Frequenzregelung bei lokalen Ungleichgewichten nicht greift, sogar kontraproduktiv sein kann. Eine Störung der Kommunikation kann aber zumindest erkannt und generische Vorsichtsmaßnahmen eingeleitet werden. In unserer Arbeit wollen wir beispielsweise untersuchen, ob eine Leistungsbegrenzung am Hausanschlusspunkt eine erfolgversprechende Maßnahme ist.

Warum brauchen wir ein Smart Grid?

Die Notwendigkeit zum Umbau unseres Stromnetzes begründet sich durch zwei Trends:

1) Abkehr von der Stromversorgung durch wenige große Erzeuger-Anlagen hin zu vielen kleineren dezentralen Erzeugern.

2) Steigende Volatilität von Angebot und Nachfrage durch erneuerbare Energien einerseits und Elektromobilität andererseits.

Diesen Herausforderungen kann man durch klassischen Netzausbau begegnen indem dickere Kabel verlegt, stärkere Transformatoren installiert und zusätzliche Regelungsanlagen errichtet werden. Wir glauben, dass die geschickte Steuerung von Angebot und Nachfrage mittels moderner Kommunikationstechnik in den allermeisten Fällen die günstigere und nachhaltigere Lösung darstellt.