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 bis zu 15 kW einspeisen, wenn die Sonne scheint.
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 Punktlasten 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 Doktortitel. „Meine Erfindung bietet eine Methode zur zuverlässigen Schätzung der aktuellen Auslastung des Stromnetzes, selbst in lokalen Verteilnetzen, wo in der Regel 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 sind vorhanden, wo befinden sie sich und wie viele gibt es? Und welche Arten von Verbrauchern sind vernetzt? Wenn zum Beispiel mehrere große PV-Anlagen nebeneinander stehen, besteht eine hohe Wahrscheinlichkeit, dass in diesem Gebiet bei sonnigem Wetter Überspannungen auftreten; wenn es viele Ladepunkte in einem Gebiet gibt, kann die Spannung dort unter bestimmten Bedingungen sinken. Diese Hintergrundinformationen können verwendet werden, um typische Verbrauchsprofile für Haushalte und Erzeugungsstatistiken für PV-Anlagen zu erstellen. Die Korrelationen, die zwischen Verbrauchern ermittelt werden, ermöglichen auch eine viel genauere Schätzung des aktuellen Zustands des Stromnetzes.
Bestimmung der Wahrscheinlichkeit kritischer Systemzustände
„Das Ziel ist es, mehr Transparenz für das Stromverteilungsnetz zu erreichen und in der Lage zu sein, Grenzwertüberschreitungen frühzeitig zu erkennen“, 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 klug sind, die Messpunkte innerhalb des Stromnetzes zu 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 genau genug, damit die Netzbetreiber die Daten nutzen können, um frühzeitig auf die aktuelle Situation zu reagieren, sodass die Netze effizient, nachhaltig und sicher verwaltet werden können.“
