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Netzleitwarte der Zukunft: Innovative Assistenzsysteme für eine sichere Stromversorgung

„DynaGridCenter“ ist ein Forschungsprojekt zur effektiven Steuerung von Stromnetzen. Am 25. September wurde es an der Technischen Universität Ilmenau präsentiert.

Dr. Arnd Krönig (l.) und Dr. Chris Heyde (r.), beide von der Siemens AG, erläuterten den Gästen des Kolloquiums die DynaGrid-Netzleitwarte am Institut für Elektrische Energie- und Steuerungstechnik der TU Ilmenau. Foto: wr

Die zunehmende Einspeisung von Strom aus erneuerbarer Energieerzeugung bei gleichzeitig reduzierter konventioneller Kraftwerksleistung sorgt in den Stromnetzen für wachsende Instabilität. Für Netzbetreiber stellen die fluktuierenden Energien erhebliche Herausforderungen dar, die zu meistern sind, wenn der große Blackout verhindert werden soll. Das Forschungsprojekt „DynaGridCenter“ dient dazu, Netzbetreibern neue Technologien in die Hände zu geben, um auch in Zukunft die Energiedeckung im gesamten Land zu jeder Zeit und in jeder Situation absichern zu können. 7,2 Millionen Euro wurden für das im Oktober 2015 begonnene Projekt bereitgestellt, das nunmehr abgeschlossen wurde und dessen Ergebnisse gestern im Rahmen eines Kolloquiums an der TU Ilmenau präsentiert wurden.

Die zunehmende Dynamisierung der Stromtransportnetze beherrschen

Das Projekt „DynaGridCenter“ wurde wesentlich von der Siemens AG und vom Institut für Elektrische Energie- und Steuerungstechnik der Technischen Universität Ilmenau vorangetrieben. Partner waren die Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, die Ruhruniversität Bochum, das Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und Automatisierung (IFF) in Magdeburg sowie das Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung, Institutsteil Angewandte Systemtechnik (IOSB-AST) in Ilmenau. Im Ergebnis der gemeinsamen Forschungsarbeit wurde eine Netzleitwarte entwickelt, die dazu beiträgt, die zunehmende Dynamisierung der Stromtransportnetze zu beherrschen. Die Leitwartewurde wurde an der TU Ilmenau aufgebaut und mit einem simulierten Stromnetz an der 250 Kilometer entfernt gelegenen Otto-von-Guericke Universität Magdeburg gekoppelt, das sie zu Forschungszwecken in Echtzeit überwachte und steuerte.

In einer Pressekonferenz vor dem Kolloquium stellten die beteiligten Unternehmen und Forschungseinrichtungen das Projekt vor. Für die TU Ilmenau waren Rektor Professor Peter Scharff und Professor Dirk Westermann, Direktor Institut für Elektrische Energie- und Steuerungstechnik, zugegen. Die Siemens AG wurde von Professor Rainer Krebs, Leiter der Beratungseinheit für den Betrieb von Stromnetzen in der Siemens-Division Energy Management, und deren Chef Professor Michael Weinhold vertreten. Für die Netzbetreiber sprach Gunter Scheibner, Leiter Systemführung der 50Hertz Transmission GmbH.

Die Darlegungen machten deutlich, dass durch die Energiewende die Anforderungen an die Stromnetze enorm gestiegen sind. Das deutsche Stromnetz wird von vier Leitwarten zentral koordiniert. Sie steuern nicht nur den Stromdurchfluss im Regelbetrieb, sondern müssen auch Störungen möglichst rasch erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen einleiten. Mit Hilfe der neuen Netzleitwarte soll das Aufsichtspersonal noch besser dazu in die Lage versetzt werden. Professor Rainer Krebs verglich deren Ausstattung mit einem modernen Automobil, in das viele Assistenzsysteme integriert sind, die für erhöhte Sicherheit sorgen: „Wenn beispielsweise ein Autofahrer die Bremse betätigt, sorgt ABS dafür, dass der Bremsvorgang effizient und sicher erfolgt. Ähnlich ist das auch in der neuen Leitwarte. Ein Schaltvorgang wird vom Personal ausgelöst, und Assistenten unterstützen dabei, regeln den sicheren Verlauf, während der Operator die volle Kontrolle über den Vorgang behält.“

Rund einer Milliarde Euro Kosten für Redispatches

Krebs sagte, dass sogenannte Redispatches, das sind Eingriffe in den Netzbetrieb immer häufiger erforderlich werden, um die Stabilität zu gewährleisten. Angesichts der hohen Dynamik in den Netzen würden Belastungsgrenzen deutlich früher in Erscheinung treten. Netzeingriffe sind aber auch mit enormen Kosten verbunden. Gunter Scheibner bezifferte diese mit rund einer Milliarde Euro in 2017 für die Netzbetreiber. Hier könne man viel einsparen, wenngleich diese Kosten nie ganz auszuschließen sind. Für sein Unternehmen bestehe die größte Zukunftsherausforderung darin, auch komplizierteste Situationen beherrschen zu lernen und Probleme im Netz bereits zu erkennen, bevor sie signifikant in Erscheinung treten. Scheibner erläuterte, dass es auch heute im Netzbetrieb das seit 100 Jahren bestehende Kriterium gäbe, das Netz nur zu 70 Prozent zu belasten und eine Reserve von 30 Prozent für Störfälle bereitzuhalten. Wenn diese 30 Prozent aber durch zunehmende Überlastung permanent verringert würden, seien neue Technologien gefragt.

Diese werden mit der DynaGrid-Netzleitwarte geboten. Sie verfügt über innovative Monitoring- und Steuerungsprogramme, die die gefährlichen Situationen, die bei Überlast entstehen, sichtbar machen und notwendige Gegenmaßnahmen viel schneller als menschliches Personal einleiten. Professor Dirk Westermann sagte dazu, dass bei der Entwicklung insbesondere auf bestehende Technologien zugegriffen wurde, die entsprechend erweitert wurden, um große Datenmengen zu erfassen und für die Assistenzsysteme nutzbar zu machen: „Das ist ein enormer Schritt, vergleichbar mit dem von der Fotografie zum Film.“ Westermann betonte, dass es sich um eine Industrie integrierte Lösung handelt, bei der bestehende Siemens-Produkte genutzt werden konnten. Für „DynaGridCenter“ gibt es nun ein Anschlussprojekt, namens „InnoSys2030“, mit dem nun erprobt werden soll, wie die Systeme der neuen Leitwarte in realen Stromnetzen funktionieren.