Energietechnik 2 | 20

Forschen am Netz der Zukunft

Projekt „Ensure“ leistet Beitrag zur Versorgungssicherheit

Der Umbau unserer Energiesysteme hin zum Einsatz von mehr erneuerbaren Energien stellt neue Anforderungen an die Stromnetze in Deutschland. Das Zusammenspiel der neuesten technischen Entwicklungen untersucht die ABB Power Grids zusammen mit anderen Partnern im Forschungsprojekt „Ensure“.

Bis zum Jahr 2050 sollen 80 % des in Deutschland erzeugten Stroms aus regenerativen Energiequellen stammen. Die Stromnetze in Deutschland sind derzeit noch auf die steuerbare Energieerzeugung in konventionellen Kraftwerken ausgerichtet. Um die Netze den Anforderungen der Energiewende anzupassen, müssen sie erweitert und modernisiert werden. Wie das konkret aussehen könnte, erforscht das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Forschungsprojekt „Kopernikus“ gemeinsam mit Universitäten, Forschungseinrichtungen, Verbänden, Netzbetreibern und Industrieunternehmen.

Das Teilprojekt „Ensure“ – die Abkürzung steht für „EnergieNetzStruktURen für die Energiewende“ – befasst sich mit der Entwicklung von Stromnetzen, die an einen hohen Anteil erneuerbarer Energien angepasst sind. Wurden in der ersten Phase des Projekts Lösungsvorschläge für neue Energienetzstrukturen erarbeitet, werden diese Ansätze und Technologien jetzt bis Ende 2022 getestet und anschließend in ein Konzept für die praktische Umsetzung einfließen. „Das Spannende an ‚Ensure‘ ist der übergreifende Ansatz“, erklärt Dr. Veronica Biagini, Leiterin des Forschungszentrums bei der ABB Power Grids Germany in Mannheim. „Von Energiespeichern über virtuelle Kraftwerke bis hin zur Nutzung der Digitalisierung, um autonomere Steuerungskonzepte zu entwickeln, erforschen wir hier wirklich die Zukunft.“

Pilot in Schleswig-Holstein

In der gerade angelaufenen zweiten Phase wird in Schleswig-Holstein in einer Modellregion der „Energiekosmos Ensure“ aufgebaut. Dafür wurde der Kreis Steinburg ausgewählt, weil dort die erneuerbaren Energien bereits weit ausgebaut sind und die für die zweite Phase notwendige Infrastruktur weitestgehend vorhanden ist. Unter den 21 Projektpartnern befindet sich neben der Schleswig-Holstein Netz AG als „Gastgeber“ und dem Übertragungsnetzbetreiber TenneT auch die ABB Power Grids Germany AG. Ausgehend von den in der ersten Phase erarbeiteten „Storylines“ für die Energiewende, den neuen Netzstrukturen und den dazugehörigen Kontrollmechanismen werden Umspannwerke sowie Ortsnetzstationen mit neuer Technologie ertüchtigt und für die Energiewende fit gemacht. Dafür müssen weder neue Hochspannungsleitungen noch Umspannwerke errichtet werden.

Zustandsüberwachung von Umspannwerken

Die ABB Power Grids führt dabei die Arbeiten an den Monitoring-Systemen aus der ersten Phase fort. Die bisher auf die thermische Überwachung von Mittelspannungssammelschienen mittels Infrarotkamera fokussierte Forschung weicht einer ganzheitlichen Überwachung und Bewertung eines Umspannwerks auf der Hochspannungsebene. Dabei werden neben den klassischen Messungen wie Temperatur und

„Der besondere Vorteil dieser Technik ist, dass der Netzbetreiber jederzeit ein genaues Bild vom Zustand seiner Umspannwerke hat.“

SF₆-Gasdruck auch neuartige Sensoren eingebracht, zum Beispiel Vibrations- und Akustiksensoren für Hochspannungsschalter. Peter Noglik, Principal Scientist und Projektleiter des „Ensure“-Projekts bei ABB Power Grids Germany: „Der besondere Vorteil dieser Technik ist, dass der Netzbetreiber jederzeit ein genaues Bild vom Zustand seiner Umspannwerke hat. Diese Informationen kann er sowohl für den täglichen Betrieb als auch zur Planung von Wartungsarbeiten nutzen.“

 

Dr. Veronica Biagini und Peter Noglik betreuen bei ABB Power Grids das Forschungsprojekt „Ensure“.

Systemdienstleistung durch HGÜ

Bei einer anderen Entwicklung geht es um den Einsatz der neuesten Generation von Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Systemen (HGÜ-Systemen). Die bisher geplanten HGÜ-Nord-Süd-Verbindungen sind primär zum Transport der erzeugten regenerativen Energie über weite Strecken gedacht. Allerdings können diese Systeme, sogenannte „eingebettete HGÜ“, weitere Systemdienstleistungen übernehmen, etwa die Leistungsflussregelung, um Engpässe zu vermeiden, oder die Blindleistungseinspeisung. Diese Funktionen erlauben es, Kapazitäten im bestehenden Wechselstromnetz besser auszunutzen. Peter Noglik: „Um diese Systemdienste erbringen zu können, ist ebenfalls die genaue Kenntnis des Zustands des HGÜ-Konverters notwendig. Dafür ist ein Modell, ein digitaler Zwilling, der Anlagen notwendig. Die dafür notwendige Technologie wird in der zweiten Phase von ‚Ensure‘ entwickelt.“

Weitere Infos:

https://www.kopernikus-projekte.de/projekte/ensure

alexander.sonneck@de.abb.com