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Neue Zuverlässigkeitskriterien im Management von Stromnetzen

Eine neue EU-finanzierte Arbeitsgemeinschaft von Übertragungsnetzbetreibern (ÜNB) sowie Forschungs- und Entwicklungseinrichtungen arbeitet in der Entwicklung und im Betrieb des europäischen Stromnetzes jetzt mit einem neuen Ansatz. Davon sind umfangreiche Kosteneinsparungen und positive Effekte für die Gesellschaft zu erwarten.
Neue Zuverlässigkeitskriterien im Management von Stromnetzen
Durch Zuverlässigkeitsmanagement in Stromnetzen bleibt die Leistung des Netzes auf dem gewünschten Niveau, während die sozioökonomischen Kosten zur Aufrechterhaltung der hohen Leistungsstufe minimiert werden. In Europa orientiert sich das Management in der Versorgungssicherheit traditionell an dem sogenannten „N-1 Kriterium“. Das heißt, sollte ein relevantes Element ausfallen, müssen die übrigen Elemente, die weiter betrieben werden, die neuen Bedingungen ausgleichen ohne die Betriebssicherheit im Stromnetz zu gefährden.

Die wachsende Unsicherheit in der Stromerzeugung aufgrund von schwankend zur Verfügung stehenden erneuerbaren Energiequellen in Verbindung mit den Möglichkeiten der Nachfragesteuerung und Energiespeicherung erfordern jetzt ein neues Zuverlässigkeitskriterium. Das Projekt GARPUR hat sich dieser Herausforderung gestellt und eine neues probabilistisches Zuverlässigkeitskriterium für das aktuelle europaweite Stromnetz und dessen weitere Entwicklung entworfen, weiterentwickelt und evaluiert.

Bewertung der Folgen eines Stromnetzausfalls

Die Forscher haben die Relevanz der Kriterien selbst sowie ihrer praktischen Anwendung evaluiert und dabei versucht, den positiven Effekt für die Gesellschaft zu maximieren. „Die Methodik basiert auf zwei neuen Elementen“, erklärt Projektkoordinator Oddbjørn Gjerde. „Erstens berücksichtigt sie sowohl die Wahrscheinlichkeit als auch die Folgen eines Fehlers im Netz. Zweitens kalkuliert sie den sozioökonomischen Effekt dieses Ausfalls mit ein.“

Mit dieser neuen Methodik können ÜNB die Wahrscheinlichkeit und die Konsequenzen von Ausfällen in ihrem Netz evaluieren, d. h. Stromausfälle bei den Abnehmern, die hier als mögliche Kosten definiert wurden. „Mit diesen Informationen können ÜNB Entscheidungen treffen und Investitionen tätigen, die das bestmögliche Verhältnis zwischen Netzsicherheit und Kosten herstellen“, erklärt Gjerde.

Die neuen Kriterien wurden unter Berücksichtigung von Netzentwicklung, Anlagenverwaltung und Netzbetrieb erstellt, um dauerhaft gleich bleibende Verfahren im Bereich der Zuverlässigkeit garantieren zu können. Zur Vorhersage von Ort, Dauer und Stärke von Unterbrechungen in der Stromversorgung kamen auch mathematische sowie rechnergestützte Modelle zum Einsatz. Dieser neue Ansatz wurde so gewählt, dass er nahtlos in bestehende Prozesse der ÜNB übernommen werden kann. Die ÜNB haben die Methodik bereits in der Planung und im Betrieb ihrer Netze getestet und die Ergebnisse waren vielversprechend.

Das richtige Gleichgewicht

Der ÜNB-Partner in Frankreich hat die aktuelle N-1 Regel mit dem neuen Ansatz verglichen und kam zu dem Schluss, dass letzterer bei geringeren Kosten zu einer ähnlichen Zuverlässigkeit führen würde. In Belgien hat der ÜNB anhand der Evaluation der Methodik gezeigt, wie Clustering-Techniken genutzt werden können, um Betriebszustände für ein Folgejahr zu schaffen. Das ÜNB aus Island hat eine probabilistische Zuverlässigkeitsanalyse im Kontext des Netzbetriebs durchgeführt und dabei Echtzeitvisualisierungen von Risiken sowie wertvolle Indikatoren für die Mitarbeiter in der Leitstelle gewonnen.

Außerdem hat der norwegische ÜNB-Partner die Methodik für eine Planungsstudie zur Netzerweiterung genutzt, aus der hervorging, dass es für ein bestimmtes Gebiet sozioökonomisch nicht sinnvoll wäre, die Alternative mit der höchsten Zuverlässigkeit zu wählen, da die damit steigenden Kosten die Vorteile überwiegen würden. In diesem Fall könnten allein durch geringere Investitionskosten Einsparungen von etwa 25 % erzielt werden.

Als nächstes will GARPUR das probabilistische Zuverlässigkeitsmanagement von den Experten in ÜNB-Organisationen, die für die Sicherheit der Stromversorgung verantwortlich sind, auf alle Beteiligten ausweiten, die mit dem Zuverlässigkeitsmanagement von Stromnetzen zu tun haben. Dazu gehören auch Regulierungsbehörden und Regierungen, die dafür zuständig sind, dass die Leistungen aus dem Netz allen Teilen der Gesellschaft gleichermaßen zugute kommen.

Dank GARPUR haben ÜNB bei der Entscheidungsfindung nun eine bessere Informationsgrundlage. Auf Grundlage der Methodik aus diesem Projekt ist das Risiko (definiert als Wahrscheinlichkeit x Konsequenz) von Stromausfällen bekannt. Dadurch können verschiedene Alternativen verglichen und die optimale Wahl getroffen werden. „Ziel ist es, das optimale Gleichgewicht zwischen den Kosten für eine zuverlässige Stromversorgung und den sozioökonomischen Kosten von Stromausfällen zu finden“, fasst Gjerde zusammen.

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Schlüsselwörter

GARPUR, Zuverlässigkeit, Übertragungsnetzbetreiber, Stromnetz, Wahrscheinlichkeit
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