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Innovationen für die Stromversorgung

Wie sieht das Stromnetz von Morgen aus?

Europa ist seit einigen Jahren im Begriff, seine Energieversorgung radikal umzubauen. Fast überall wird – wenn auch mit unterschiedlichem Tempo – der Kraftwerkspark in Richtung erneuerbarer Energieträger umgebaut. Politisch formuliertes Ziel ist die Dekarbonisierung der Energieversorgung – also der Ausstieg aus fossilen Energieträgern. Daher wird der Ausbau von erneuerbaren Energieträgern stark vorangetrieben. Erneuerbare Energien erfordern aber auch leistungsfähigeres und flexibleres Stromnetz.

Leistungsfähiges und flexibles Stromnetz

Die Herausforderung besteht darin, die erneuerbaren Energien, die meist fernab von Ballungs- und Wirtschaftszentren entstehen, zu den Verbrauchern zu transportieren. Es müssen also neue Leitungsverbindungen geschaffen werden. Und es wird nicht Strom erzeugt, wenn er gebraucht wird, sondern wenn die Witterung günstig ist. Daher müssen Speichermöglichkeiten geschaffen werden, damit der Strom dann vorhanden ist, wenn er benötigt wird. Darüber hinaus muss das Stromnetz in die Lage versetzt werden, Haushalte und Unternehmen zu integrieren, die mit ihrer privaten Photovoltaikanlage nicht nur den Eigenbedarf decken, sondern auch Stromerzeuger sind und ihren Strom ins Netz einspeisen wollen. Durch die beschriebene Entwicklung verändern sich die Anforderungen an das Stromversorgungssystem grundlegend.

Forschung & Entwicklung

APG setzt sich seit vielen Jahren mit diesen Entwicklungen intensiv auseinander. Ganz wesentlich dabei ist der Bereich Forschung und Entwicklung. Ziel sind innovative technologische Lösungen, die das Stromnetz fit für die geplante Integration erneuerbarer Energieträger machen. APG arbeitet mit einigen Partnern an entsprechenden Projekten zur Stromspeicherung – zum Beispiel Batterien oder Lösungen, bei denen überschüssige elektrische Energie zu Gas umgewandelt wird (Power to Gas durch Wasserelektrolyse), das gespeichert und für verschiedene Zwecke verwendet werden kann.


APG-Innovationsprojekt: ABS fürs Stromnetz

Der europaweit zunehmende Anteil von erneuerbaren Energien an der Stromversorgung verändert die Situation in den Stromübertragungs- und -verteilernetzen fundamental. Das Stromnetz funktioniert nur dann, wenn sich Stromverbrauch und -erzeugung in jeder Sekunde exakt die Waage halten. Dieses Gleichgewicht drückt sich in der Netzfrequenz aus. Bei einer Netzfrequenz von 50 Hertz ist die Stromversorgung intakt, das System also stabil. Kleine Abweichungen von diesem 50 Hertz-Wert sind Alltag für Übertragungsnetzbetreiber wie die APG. Eine ihrer Kernaufgaben ist es, diese Abweichungen im Millihertz-Bereich permanent auszugleichen.

Mit den in den letzten Jahren im stärker werdenden Frequenzschwankungen vor allem aufgrund von erneuerbaren Energien steigt der Bedarf an technischen Ausgleichsmechanismen. Analog zum Assistenzsystem ABS in modernen Kraftfahrzeugen entwickelt die APG für den Stromnetzbetrieb intelligente Unterstützungssysteme. Im Projekt ABS fürs Stromnetz wird an einem intelligenten Batteriespeicher geforscht, der automatisiert zur Stützung der Netzfrequenz beitragen kann. Batteriespeichersysteme erhalten in Hinblick auf die Energiebereitstellung, sprich als Speichermöglichkeit für elektrische Energie, eine wachsende Bedeutung. Hier ist die verfügbare Technologie auch schon relativ weit fortgeschritten.

Eher neu ist der Ansatz, mittels Batteriespeichersystemen kurzfristige Systemdienstleistungen für Netzbetreiber zur Verfügung zu stellen. Analog zum Antiblockiersystem in Kraftfahrzeugen soll der Batteriespeicher – ausgestattet mit einem intelligenten Algorithmus – sehr rasch Frequenzabweichungen erkennen, die durch die bestehenden technischen Mechanismen nicht vollständig oder zu langsam ausgeglichen werden können. Und das Speichersystem soll vollautomatisiert netzstabilisierend eingreifen. ABS fürs Stromnetz ist ein europaweit in seiner Art einzigartiges Projekt, dessen Erkenntnisse technologieneutrale Lösungen hervorbringen soll.

Projekt ABS4TSO auf www.energieforschung.at

Facts zum Projekt "ABS fürs Stromnetz"

Projektlaufzeit
Mai 2018 bis April 2021
Projektvolumen
2,6 Mio. Euro (ohne Batteriespeicher); 1,8 Mio. Euro werden durch den Klima- und Energiefonds im Rahmen seines Energieforschungsprogramms gefördert
Projektkoordinator
Austrian Power Grid (APG)
Projektpartner

AIT (Austrian Institute of Technology), TU Wien, VERBUND

APG-forschungsprojekt:  Thermal Rating auf Stromleitungen

Um das APG-Netz optimal zum Einsatz zu bringen, beschäftigt sich APG sehr intensiv mit Möglichkeiten zur Verbesserung des Netzbetriebs. Konkrete Lösungsansätze lieferte dazu etwa das Forschungsprojekt „Thermal Rating“, das 2014 erfolgreich abgeschlossen wurde und seither sukzessive ausgerollt wird.

Das Spiel mit dem Wetter

Stromleitungen erwärmen sich, wenn Strom durch sie fließt. Je stärker der Stromfluss, desto stärker die Erwärmung. Die entstehende Wärme hat den Effekt, dass die Leitungen sich ausdehnen, also stärker durchhängen und damit näher zum Boden reichen. Um die erforderlichen Sicherheitsabstände einhalten zu können, darf also eine gewisse Leitungstemperatur nicht überschritten werden. Das von APG entwickelte Thermal Rating Verfahren bezieht externe Einflussfaktoren wie Windgeschwindigkeit, Sonneneinstrahlung und Außentemperatur in die Bestimmung der Leitungserwärmung mit ein. Damit wird es möglich, dass bei entsprechenden Umweltbedingungen mehr Strom über eine bestimmte Leitung übertragen werden kann.

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