Stromnetze

Dezentrale Erzeuger integrieren
Stromnetze waren ursprünglich so konzipiert, dass die in wenigen zentralen Kraftwerken erzeugte Leistung dem sich ständig ändernden Bedarf der Verbraucher nachgeführt wurde. Eine stetig anwachsende Anzahl dezentraler Erzeuger in den Verteilnetzen führt jedoch dazu, dass die Betriebsführung zur Netzstabilisierung komplexer wird und die Mindestanforderungen (z.B. erweiterte Regelungsmöglichkeiten, Kommunikationstechnik) an dezentrale Erzeuger steigen, um einen sicheren Systembetrieb der Stromnetze gewährleisten zu können.

Erzeugung und Verbrauch müssen jederzeit in Balance sein.
Frequenz und Spannung sind in engen Grenzen konstant zu halten, um Schäden an Verbrauchern zu vermeiden. Für die Stabilität der Stromnetze sorgen sogenannte Systemdienstleistungen wie Regelenergie zur Frequenzhaltung, Blindleistung zur Spannungshaltung, Versorgungswiederaufbau, Netzbetriebsführung.

Stromnetze für Erneuerbare
Die Stromproduktion aus Wind und Sonne steigt signifikant und fluktuiert mit dem Wetter. Der Ausbau der Stromnetze in Deutschland und Europa trägt zum Ausgleich der Schwankungen bei und ermöglicht die Integration von dezentralen, volatilen Erzeugern. Dezentrale Erzeuger und Speicher mit Regelungsmöglichkeiten (autark oder auf Abruf) haben das Potenzial, die Kapazität des Stromnetzes optimal auszuschöpfen. Der Einsatz von nicht-fluktuierenden erneuerbaren Energieerzeugern muss konsequent dann erfolgen (können), wenn ihre Vorteile (Speicherbarkeit von Brennstoff und teilweise Kompensation volatiler Wind- und Solarkraft in der Strom- und Wärmeerzeugung) für das Energiesystem am größten sind.

KI für Stromnetze
Als Schnittstelle zwischen Stromerzeugung und Stromverbrauch besitzen Stromnetze ein zentrales Koordinierungspotenzial für das Stromversorgungssystem, das jedoch durch die organisatorische Trennung von Stromtransport und Stromerzeugung bzw. -handel (Unbundling) eingeschränkt wird. Die intelligente Vernetzung steuerbarer Erzeuger und Verbraucher sowie zunehmend auch Speicher durch moderne Informations- und Kommunikationstechnologien schafft die notwendige Flexibilität im System.

• Vermaschte Hochspannungs-Gleichstromsysteme
• Interaktion der Übertragungs- und Verteilungsnetzebenen
• fortgeschrittene Prognoseverfahren zur verbesserten Steuerung von Verteilnetzen
• Informations- und Kommunikationssysteme inkl. Schnittstellendefinition für den Netzbetrieb (u.a. Online- und Prognoseverfahren für die Netzeinsatzplanung sowie bidirektionale Energiemanagement- und -handelssysteme für den Dialog zwischen Energieerzeugern, Verteilern und Verbrauchern)
• Stromnetze als „Internet der Energie“ (Transport von Energie UND Informationen)
• intelligente und flexible Netzbetriebsmittel
• Steuer- und Regelstrategien für intelligente Komponenten, Konzepte und Wirkungen von smart grids
• Regelung stromrichterdominierter Netze
• Standardisierung der Schnittstellen und Charakterisierung der Technologien für die Planung und Wartung flexibel erweiterbarer Systeme
• Energiemanagement und Managementzentralen für die Wartungsoptimierung vieler verteilter Einzelanlagen
• neue Netzmanagementsysteme und Netzregelungsverfahren für die technische, ökonomische und ökologische Optimierung (für alle Techniken und Netzebenen einschließlich der Niederspannungsebene)
• Netzwiederaufbau unter Berücksichtigung erneuerbarer Energie
• Management von Teilnetzbildung im Störbetrieb
• Betriebssicherheit von kritischen Infrastrukturen
• Systemdienstleistungen von Erneuerbare-Energie-Anlagen und Lasten
• Werkzeuge für die Netzplanung und den Netzbetrieb
• Analyse des solaren Strahlungsfeldes für eine optimierte Netzplanung und Netzbetriebsführung
• Simulation von Netzen, Erzeugern, Verbrauchern und Speichern
• Speichertechnologien, die sich robust in die Netzinfrastruktur einbetten
• Bewertungsverfahren für die Planung und den Einsatz verschiedener Speichertechnologien im gesamten Stromnetz
• Bereitstellung hoher Leistungen, z.B. durch Schwungräder, Super-Caps und supraleitende Spulen
• zukunftsfähige Anpassung der Netzbepreisung (Netznutzung durch Stromeinspeiser und -nutzer) unter Beachtung von Gerechtigkeits- und Verteilungsaspekten