Wir alle halten eine zuverlässige Stromversorgung für selbstverständlich. Die Energiewende stellt die Stromnetzbetreiber jedoch vor Herausforderungen: Viele dezentrale Stromerzeuger und neue leistungsstarke Verbraucher werden integriert, was die Last- und Erzeugungsprofile der Haushalte grundlegend verändert. Eine leistungsstarke persönliche Wallbox arbeitet beispielsweise mit einer Ladeleistung von 22 kW, was etwa zehn Waschmaschinen entspricht. Typische Photovoltaikanlagen auf Einfamilienhäusern können bei Sonnenschein bis zu 15 kW einspeisen.
Mehr Transparenz für unsere Stromnetze
Eva Buchta | Siemens-Erfinder des Jahres | PhD
Eva Buchta ist Erfinderin des Jahres 2024: Ihre Erfindung hilft, die Stromversorgung zu stabilisieren
„In der Vergangenheit, als der Strom hauptsächlich von großen zentralen Kraftwerken geliefert wurde, konnte das Konsumverhalten der Haushalte ausreichend gut eingeschätzt werden. Heute gibt es viele neue punktuelle Lasten und Erzeugungsspitzen, weshalb es zunehmend notwendig wird, unsere lokalen Netze auf der niedrigsten Spannungsebene zu überwachen und zu steuern „, sagt Eva Buchta, Gewinnerin des Erfinders of the Year 2024 in der Kategorie Doktorarbeit. „Meine Erfindung bietet eine Methode zur zuverlässigen Schätzung der aktuellen Auslastung des Stromnetzes auch in lokalen Verteilnetzen, in denen im Allgemeinen nur sehr wenige Echtzeitmessungen verfügbar sind. „
Analyse von Herstellern und Verbrauchern
In einem ersten Schritt ist es wichtig, die einzelnen Akteure in einem Stromnetz genau zu identifizieren. Welche Stromerzeuger gibt es, wo befinden sie sich und wie viele gibt es? Und welche Arten von Verbrauchern sind miteinander verbunden? Befinden sich beispielsweise mehrere große PV-Anlagen nebeneinander, ist die Wahrscheinlichkeit hoch, dass in diesem Gebiet bei sonnigem Wetter Überspannungen auftreten; gibt es viele Ladepunkte in einem Gebiet, kann die Spannung dort unter bestimmten Bedingungen abfallen. Diese Hintergrundinformationen können verwendet werden, um typische Verbrauchsprofile für Haushalte und Erzeugungsstatistiken für PV-Anlagen zu erstellen. Die zwischen den Verbrauchern ermittelten Korrelationen ermöglichen auch eine viel genauere Schätzung des aktuellen Zustands des Stromnetzes.
Bestimmung der Wahrscheinlichkeit kritischer Systemzustände
„Ziel ist es, mehr Transparenz für das Stromverteilungsnetz zu erreichen und Grenzwertverstöße frühzeitig erkennen zu können“, sagt Eva. Umfangreiches Vorwissen, das aus historischen oder statistischen Daten stammen kann, wird mit einigen sehr genauen Echtzeitmessungen kombiniert, um die Wahrscheinlichkeit von Grenzwertverletzungen in Stromleitungen und Verbindungspunkten zu berechnen. „Wenn wir die Messpunkte intelligent im Stromnetz platzieren, benötigen wir nur wenige Punkte, um den Status des Netzes in Echtzeit anhand des statistischen Modells beurteilen zu können“, sagt Eva. „Die Schätzungen sind so genau, dass die Netzbetreiber die Daten nutzen können, um frühzeitig auf die aktuelle Situation zu reagieren, sodass die Netze effizient, nachhaltig und sicher verwaltet werden können. „
