Intelligente Netze für eine belastbare Stromversorgung bei hohem und niedrigen Verbrauch
Energieunternehmen könnten Probleme bekommen, eine reibungslose Versorgung zu aufrechtzuerhalten, wenn Stromnetze in ganz Europa ihre Energie aus verschiedenen Energiequellen wie etwa erneuerbaren Energien erhalten, die von instabilen Wetterverhältnissen betroffen sind. Das von der EU finanzierte Projekt SUNSEED entwickelte ein intelligentes Mess- und Beobachtungssystem, das eine Echtzeitbeobachtung von Veränderungen in Angebot und Nachfrage mithilfe vorhandener drahtloser Netzwerke bietet, was zu einem robusteren und reaktionsfähigeren System führt. "Wenn Wolken vorbeiziehen, sinkt der Strom aus Sonnenenergie, und Windenergieanlagen müssen manchmal angehalten werden, wenn der Wind zu stark wird. So kann die Stromversorgung aus Windkraft plötzlich vom Maximum auf null sinken, und das ist ein Schock für das Stromverteilungsnetzwerk", sagt Projektkoordinator Peter Zidar, Leiter für Forschungsprojekte bei der Telekom Slovenije in Slowenien. Stromversorger müssen Veränderungen regelmäßig überwachen, haben aber "nicht genug Sensoren in ihrem Netzwerk oder die Sensoren, sollten doch welche vorhanden sein, verfügen nicht immer über geeignete Kommunikationskanäle zu einem zentralen Punkt, um einen zuverlässigen Überblick zu liefern", stellt er fest. Bei Naturkatastrophen wie der großen Kältewelle, die im Winter 2014 Slowenien heimsuchte und als viele Strommasten unter dem Eisgewicht zusammenbrachen, könnten einige Störungen mithilfe eines dichten Netzes von Sensoren schneller repariert werden. "Man kann dann genau sehen, welcher Teil des Vertriebsnetzes Probleme hat und wo man Techniker für Reparaturen hinschicken muss", erklärt der Projektleiter. Speziell entwickelte intelligente Sensoren Die meisten Stromzähler messen vor allem die Spannung und den Energieverbrauch. "SUNSEED entwickelte einen speziellen Sensor, der mehr Parameter und in kürzeren Abständen misst", erklärt Zidar. "Messungen finden 50-mal pro Sekunde statt. Herkömmliche Geräte tun das viel weniger häufig – manche melden ihre Messungen nur einmal im Monat", hebt er hervor. Das Projektteam führte Feldversuche mit rund 1.200 intelligenten Messsensoren in verschiedenen topographischen Umgebungen in ganz Slowenien durch. Rund 50 spezielle Sensoren wurden in Trafostationen installiert, um das Netzwerk genauer zu überwachen, als es bisher möglich war. "Wegen des Schwerpunkts auf Stromverteilungsknoten mussten wir maßgeschneiderte Sensoren entwickeln, vor allem für Transformatoren, wo es Störungen durch Magnetfelder geben und die Notwendigkeit für detailliertere Messungen bestehen könnte", sagt Zidar. Der intelligente Sensor, der von den Projektpartnern des Josef-Stefan-Instituts von Ljubljana, Slowenien, entwickelt wurde, umfasst Sicherheitsaspekte und ein LTE-Modem, um sich in das LTE 4G-Drahtlosnetzwerk des Landes von Telekom Slovenije einzuklinken. Das Trittbrettfahren auf vorhandenen mobilen drahtlosen Netzwerken, statt eines von Grund auf zu erreichten, bedeutet niedrigere Investitionen etwa für Upgrades und niedrigere Gesamtkosten für Energieunternehmen. Rechenzentrumskapazität Um die intelligenten Netze so häufig zu überwachen, benötigen Unternehmen oft die Möglichkeit, große Datenmengen zu speichern. "Wir hatten während der Tests einige Probleme, denn die Datenmenge war so groß, dass wir die Häufigkeit der Datenerhebung reduzieren mussten", schildert Zidar. Netzwerkgeschwindigkeiten oder Latenz sind ebenfalls wichtige Faktoren. Auch wenn das SUNSEED-System das Stromnetz erfolgreich durch Nutzung von LTE 4G-Netzwerken steuern und stabilisieren kann, ist es bei einem Stromausfall nicht schnell genug, wenn Reaktionszeiten von nur wenigen Millisekunden für die Bereitstellung von Ersatzquellen von entscheidender Bedeutung sind. Hier könnten schnellere 5G-Drahtlosnetze Abhilfe schaffen, die es nach 2020 geben soll, ist Zidar überzeugt. Aber auch eine Vorausplanung kann Unebenheiten ausbügeln. Zu diesem Zweck entwickelte das Josef-Stefan-Institut einen Prognosealgorithmus mit vorhandenen Benutzerprofilen und Wettermusterdaten.
Schlüsselbegriffe
SUNSEED, Energie, Stromerzeugung, erneuerbare Energien, drahtlose Kommunikation, Telekommunikation, Wetter, Infrastruktur
