Dominoeffekt bei Stromausfällen verstehen und verhindern
Stromnetze sind so konzipiert, dass sie einer Reihe realistischer Eventualitäten standhalten, die in der Regel nur einige wenige Geräte betreffen. Unerwartete Ereignisse können jedoch zu einem kaskadierenden Stromausfall und großen Blackouts führen. Mit der derzeitigen Einbindung erneuerbarer Energiequellen in die EU-Stromnetze gibt es keinen besseren Zeitpunkt als jetzt, um das Verständnis für die Anfälligkeit für derartige kaskadierende Ausfälle zu erweitern. In dem durch die EU unterstützten Projekt "Cascading failures in electrical networks: stochastic analysis and distributed prevention methods" (PROFILINGBLACKOUTS) entwickelten die Wissenschaftler ein Netzwerkmodell für kaskadierende Ausfälle, die durch ein ursprünglich kleines Ereignis ausgelöst wurden. Sie verwendeten es, um Risiken von kaskadierenden Ausfällen in einer Reihe von Szenarien zu quantifizieren. Die Szenarien unterschieden sich hinsichtlich der Konnektivität des Netzwerks und des Ausmaßes der dezentralen Stromerzeugung. Für jedes Szenario wurden Risikoprofile berechnet, dass die erwartete Häufigkeit und Stärke von Ausfällen zusammenfassen. Die Profile stützte sich auf eine große Anzahl von Simulationen von zufällig generierten repräsentativen Netzen. Die Festlegung genauer Risikoprofile für seltene jedoch große Ereignisse wie kaskadierenden Stromausfälle erforderte die Entwicklung eines neuartigen Datenanalyseverfahren mit strengen Robustheitseigenschaften. Darüber hinaus untersuchte das Projekt, ob intelligente Geräte in den Knoten des Netzwerks einen robusten dezentralen Service bieten können, um Netzwerk-Stress zu reduzieren und damit das Risiko von großen Kaskaden zu reduzieren. Anhand einer Fallstudie an Haushaltskühlschränken entwickelten die Forscher ein neues stochastisches Kontrollverfahren, um Angebot und Nachfrage auszugleichen, und setzten dies in der Praxis ein. Der Controller nutzt die intrinsische Flexibilität des Stromverbrauchs der Kühlschränke, so dass die Widerstandsfähigkeit des Stromnetzes auf kostengünstige Weise verbessert werden kann. Die öffentliche Unterstützung für die Einbindung erneuerbarer Energiequellen in bestehende Stromnetze wird weitgehend von der Gewährleistung der Energiesicherheit zu einem vernünftigen Preis abhängen. PROFILINGBLACKOUTS hat wichtige Beiträge zu diesem Ziel geleistet.
Schlüsselbegriffe
Kaskadierender Stromausfall, Stromnetz, große Blackouts, Schwachstellen, Netzwerk, Modell, Belastbarkeit
