Während die großen Übertragungsnetzbetreiber in Deutschland weitestgehend automatisiert ihre Netze regeln, funktionieren die für die Energiewende besonders wichtigen Verteilnetze meist noch ohne Unterstützung durch automatisierte Helfer. Das im November gestartete Forschungsprojekt „Autogrid“ am Fraunhofer-Institut für Optronik, Systemtechnik und Bildauswertung (IOSB) – Institutsteil Angewandte Systemtechnik (AST) verspricht nun effiziente Lösungen für eine Netzautomation bis zum Hausanschluss.
Demnach sind der größte Treiber für den höheren Automationsbedarf in der Mittel- und Niederspannung die erneuerbaren Energie. Ob Windkraftanlage oder Photovoltaik: In ihnen arbeiten Wechselrichter, die Gleichstrom in Wechselstrom umwandeln und in das öffentliche Netz einspeisen. Millionen dieser Geräte sind inzwischen installiert und verändern laut Fraunhofer IOSB-AST damit fundamental die Funktionsweise der lokalen Stromnetze.
Wo früher der Strom generell Richtung Hausanschluss floss, hat sich die Richtung nun umgekehrt: Strom wird aus den Verteilernetzen in die großen Übertragungsnetze eingespeist. Durch die nun weitestgehend wetterabhängige Erzeugung entstehen zudem neue elektrotechnische Systemdynamiken, die beherrscht werden müssen. Hinzu kommt der Aufbau einer lokalen Infrastruktur für Millionen elektrisch betriebener PKW.
Derartige Ansätze notwendig, um Energiewende erfolgreich zu meistern
Diese so genannten „umrichterdominierten Verteilnetze“ bieten jedoch mittels Digitalisierung besonders große Chancen für eine effiziente Automatisierung, meinen die Forscher. Als erster Schritt werden hierfür im Autogrid-Projekt digitale, dynamische Netzmodelle entwickelt. Digitale Messsysteme und moderne Übertragungstechnologien wie 5G sorgen danach für die flächendeckende, datentechnische Ausrüstung realer Verteilnetze. Diese Daten wiederum füllen die vorher erstellten digitalen Modelle (digitaler Zwilling).
Nun können verschiedene Betriebssystemoptimierungen zunächst in den Modellen validiert und anschließend auf reale Netze ausgerollt werden. Mit den Ergebnissen lassen sich den Angaben zufolge erneuerbare Energien besser in die Netze integrieren, der Netzausbau minimierten oder z.B. die Ladepunkte für E-Mobilität optimal planen.