Abgeschlossene Forschungsprojekte

Die stetig wachsende Zahl erneuerbarer, dezentraler Erzeugungsanlagen und der zunehmende Einsatz elektronischer Schaltnetzteile führen in den Niederspannungs-Verteilnetzen zunehmend zu Grenzwertverletzungen (steigende Oberschwingungspegel, Nicht-Einhalten des geforderten Spannungsbandes). Um die Belastbarkeit der Netze bei gleichzeitig hoher Netzqualität zu steigern, müssen sich in Zukunft auch kleine, dezentrale Anlagen an der Erbringung von Netzdienstleistungen beteiligen. Für ein optimales Zusammenspiel einer Vielzahl von Betriebsmitteln (Batteriespeicher, PV-Wechselrichter, Längsregler und BHKWs) sollen diese kommunikativ mit einem zentralen Leitrechner an der Transformatorstation verbunden werden. Ziel ist es, ein robustes und praxistaugliches Regelkonzept für die Ansteuerung der einzelnen Betriebsmittel zu entwerfen. Das Konzept wird zunächst anhand Simulationen untersucht, im Labor umgesetzt und in einem nachfolgenden Feldtest auf seine Tauglichkeit überprüft.

Aufgrund der zunehmenden Integration erneuerbarer Energien in das Verbundsystem und dem damit verbundenen geografischen Ungleichgewicht zwischen Erzeugung und Verbrauch, wird es zukünftig häufiger zu Leistungsübertragungen über weite Strecken kommen. Diese Leistungsflüsse stellen neu Anforderungen an die Netzinfrastruktur und erfordern vor allem neue Leitungen, um die Überlastung des Netzes zu vermeiden und die Spannungen in den zulässigen Grenzen zu halten. Zudem nehmen durch die zunehmend dezentrale Erzeugungsstruktur die Wechselwirkungen zwischen Verteil- und Übertragungsnetz zu. Mit Hilfe eines detaillierten Modells des Verbundsystems können neben Lastflussberechnungen zur Identifizierung überlasteter Leitungen (siehe Abbildung), auch dynamische Simulationen hinsichtlich Leistungspendelungen durchgeführt werden. Durch eine geeignete Nachbildung der Verteilnetze können, vorrangig in Deutschland, die Rückwirkungen von Wechselrichter-systemen auf das dynamische Verhalten des Gesamtsystems untersucht werden.

In den Verteilnetzen wirkt in dörflichen und ländlichen Gegenden vornehmlich die Einhaltung des Toleranzbandes der Spannung, welches in der Norm EN 50160 festgeschrieben ist, begrenzend auf die maximale Anschlusskapazität an Erzeugungsanlagen. Eine Lösung der Spannungsproblematik in den Verteilnetzen führt daher direkt zu einer Verringerung des Netzausbaubedarfs und damit der Kosten für die Energiewende. Das Projekt U-Control verfolgt das Ziel, verschiedene Verfahren zur statischen Spannungshaltung in Mittel- und Niederspannungsebene miteinander zu vergleichen, eine Bewertung über die Wirksamkeit dieser Verfahren anzustellen, eine Optimierung der Parametrierung der Verfahren vorzunehmen, sowie die Stabilität dieser Verfahren in Simulationen, Labor- und Feldtests erstmalig und grundlegend zu untersuchen.

Siehe auch: www.u-control.de

Die stetig steigende Zahl von dezentralen Einspeisern stellt die Netzversorgungsunternehmen vor neue Herausforderungen. War der Leistungsfluss seit der Entstehung der Netze bis vor einigen Jahren stets von Großkraftwerken zu Endkunden gerichtet, so treten inzwischen auch Zeiten mit Rückspeisung aus dem Nieder- bzw. Mittelspannungsnetz auf.
In Kooperation mit der Hochschule München und e.on Bayern wird im Forschungsprojekt „Netz der Zukunft“ der aktuelle Netzzustand von einem Mittelspannungsnetz und einigen unterlagerten Niederspannungsnetzen mit hoher PV-Durchdringung analysiert. Durch den Einsatz von intelligenten Stromzählern bei Anlagenbetreibern und Messpunkten an Transformatorstationen und Umspannwerken sollen die Auswirkungen der Einspeisung von regenerativer Energie in beide Netzebenen aufgezeigt werden. Mit den Ergebnissen sollen Konzepte und Maßnahmen erarbeitet werden, nach denen das Netz möglichst effizient erweitert, geführt und somit die gewohnte Versorgungssicherheit auch bei hoher PV-Durchdringung gewährleistet werden kann.