Energiewende 12. Okt 2022 Von Heinz Wraneschitz

Smart Grids brauchen weniger Netzausbau

Ein Stadtteilnetz könnte die doppelte Menge an Solarstromanlagen verkraften – und das ohne Ausbau, wenn es denn ein Smart Grid ist. Wie das geht, zeigt Unterfarrnbach, eine kleine Gemeinde in Fürth. Die wurde so seit 2014 zum Mekka der Netzwerktechniker.

In Fürth-Unterfarrnbach haben die Technische Universität München (TUM) und die TH Nürnberg gezeigt, dass Verteilnetze als Smart Grids funktionieren. Die intelligenten Stromnetze können viel mehr Energie aufnehmen als gedacht. Dazu müssen die Wechselrichter im Netz, die Ökostromanlagen mit dem Netz verbinden, Blindleistung bereitstellen. Dann hält sich die Belastung der Verteilnetze in Grenzen. Ein Netzausbau kann dann unnötig werden.
Foto: Heinz Wraneschitz

Sogar an der Technischen Universität München (TUM) wissen ausgewiesene Experten inzwischen, wo Unterfarrnbach liegt. Unterfarrnbach? In dem Ortsteil im Norden Fürths leben gerade einmal 5961 Menschen, also 4,5 % der Bevölkerung der kleinen Großstadt in Mittelfranken. Rolf Witzmann hat seit 2004 die Professur für Elektrische Energieversorgungsnetze an der TUM inne. Nach seiner eigenen Aussage war er in den vergangenen acht Jahren viele Male in Unterfarrnbach. Warum der Forscher Unterfarrnbach so gut kennt? Das liegt an den Projekten „Verteilnetz 2020“ und „Smart Grid Cluster“. Und für beide Projekte ist Fürth-Unterfarrnbach der zentrale Ort, hier gehts zur Sache (s. Kasten).

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Smart-Grid-Projekte „Verteilnetz 2020“ und „Smart Grid Cluster“

Das Projekt „Verteilnetz 2020“ startete 2014 mit dem Ziel, die Ökostrom-Aufnahmefähigkeit von Verteilnetzen zu verbessern und gleichzeitig die bisherige Netzqualität sicherzustellen.
Im daran direkt anschließenden Projekt „Smart Grid Cluster“ ging es ab 2019 darum, wie Energie aus erneuerbaren Energien weitere „Systemdienstleistungen“ für die elektrische Energieversorgung übernehmen kann.
Die Leistungselektronik der Ökokraftwerke muss die Spannung im Ortsnetz so stabil halten, wie es heute die rotierenden Generatoren von Gas-, Kohle- oder Kernkraftwerken tun.
Die Steuerung und Überwachung wiederum muss mithilfe einer sicheren Kommunikation passieren, die den Vorgaben des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) entspricht.
Das BSI verlangt vor allem, dass die Daten so verschlüsselt werden, damit sie nicht manipuliert werden können. Denn übertragen werden die Informationen über das Stromnetz selbst – und das steht ja oft sogar als Freileitung in der Natur herum, ist also „angreifbar“ im Wortsinn.

Dieser Tage berichtete das TUM-Team um Witzmann und dessen am Projekt beteiligte Partner über die gewonnenen Erkenntnisse. Zwei wesentliche Ergebnisse gleich vorweg: Das Stadtteilnetz könnte selbst die doppelte Menge an Solarstromanlagen ohne Ausbau verkraften, ohne die Stabilität zu verlieren. Und die sogenannte Blindleistung, die das Netz stabilisiert, könnte durch technisch verfügbare Einstellungen am Einspeisepunkt des Umspannwerks in Fürth-Vach nahezu wieder auf null heruntergeregelt werden. Denn sonst müsste der dort vorhandene Trafo auch diesen „blinden“ Stromanteil hochtransformieren – was eine höhere Leistung erfordern würde. All das ist jedoch nicht nötig – dank smarter Netztechnik.

Stromnetze: Sicher durch smarte Netztechnik

Warum sind diese Erkenntnisse so wichtig? „Weil in die Netze schon im Jahr 2030 65 % Ökostrom fließen sollen“, zitiert Witzmann das Ziel der Bundesregierung. Und „dafür braucht der Netzbetreiber viel mehr Informationen, was im Verteilnetz passiert“, also auf den Hausdächern oder am Biogasspeicher, ergänzt TUM-Wissenschaftler Philipp Gamper. In Unterfarrnbach habe das Netz in einer Simulation sogar mit der doppelten Menge an Solarstrom, wie er aktuell dort fließt, funktioniert, so Gamper.

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