Windräder und Solaranlage

Pilot­an­la­gen und ‑pro­jek­te

Unse­re Piloten

In fünf Pilot­pro­jek­ten erforscht der Energie­kosmos ENSURE inno­va­ti­ve Lösun­gen, die das Strom­netz für die Energie­wende fle­xi­bler machen. Nach erfolg­rei­cher Erfor­schung könn­ten die­se spä­ter deutsch­land­weit zum Ein­satz kommen.

Pilot Adap­tiv­schutz

Platzhaltertext

War­um machen wir das?

Schutz­ge­rä­te sind die „Wach­hun­de“ für das Strom­netz: Sie mes­sen die Strö­me und Span­nun­gen in einem Schalt­feld. Bei einer Stö­rung schal­ten sie den betref­fen­den Bereich vor­über­ge­hend ab. Nach­teil der bis­he­ri­gen Schutz­sys­te­me: Sie wer­den ein­ma­lig pro­gram­miert und reagie­ren damit nicht auf Ver­än­de­run­gen im Netz, zum Bei­spiel die schwan­ken­de Ein­spei­sung grü­nen Stroms.

Was set­zen wir um?

Im Energie­kosmos ENSURE wer­den erst­ma­lig „schlaue Wach­hun­de“ an ver­schie­de­nen Kno­ten­punk­ten des Strom­net­zes instal­liert. Ein zen­tra­les Sicher­heits­sys­tem über­wacht die Schutz­in­stru­men­te lau­fend. Es berech­net Ein­stell­pa­ra­me­ter, die zur aktu­el­len Netz­si­tua­ti­on pas­sen, für die Schutz­sys­te­me. Somit ler­nen die „Wach­hun­de“ lau­fend hin­zu und reagie­ren fle­xi­bel auf die Ein­spei­sung Erneu­er­ba­rer Energien.

Was errei­chen wir damit?

Dank des fle­xi­blen Ver­hal­tens der „schlau­en Wach­hun­de“ ist die Ver­sor­gungs­si­cher­heit auch bei schwan­ken­der Ein­spei­sung von grü­nem Strom gewähr­leis­tet. Damit brin­gen wir die Energie­wende in Schles­wig-Hol­stein vor­an, denn die neu­en Schutz­sys­te­me kön­nen sich der schwan­ken­den Ein­spei­sung grü­nen Stroms anpas­sen. Dadurch möch­ten wir mehr Kapa­zi­tä­ten im Netz für den Trans­port grü­nen Stroms schaf­fen, sodass die EEG-Anla­gen an wind- und son­nen­rei­chen Tagen sel­te­ner abge­re­gelt werden.

Pilot Solid-Sta­te-Trans­for­mer

Solid-State-Transformer

War­um machen wir das?

Im Strom­netz gibt es immer wie­der Schnitt­stel­len, wo Wech­sel­strom auf Gleich­strom trifft: Aus unse­rer Steck­do­se kommt Wech­sel­strom, Akkus von Elek­tro-Autos lau­fen aber mit Gleich­strom. Eine Pho­to­vol­ta­ik-Anla­ge erzeugt Gleich­strom, soll aber Wech­sel­strom in das Netz ein­spei­sen. An die­sen Schnitt­stel­len braucht es einen Strom-Umrich­ter, ähn­lich dem im Lade­ge­rät für ein Smartphone.

Was set­zen wir um?

Anstel­le einer kon­ven­tio­nel­len Orts­netz­sta­ti­on instal­lie­ren wir einen Solid-Sta­te-Trans­for­mer, denn er hat den Umrich­ter bereits inte­griert. Die­ser funk­tio­niert wie ein über­di­men­sio­nier­tes Lade­ge­rät, sodass sich zum Bei­spiel E‑Ladesäulen oder EEG-Anla­gen direkt an das Netz anschlie­ßen las­sen, ohne dass sie einen eige­nen Umrich­ter benötigen.

Was errei­chen wir damit?

Der Netz­an­schluss für E‑Ladesäulen, Wind- oder Elek­tro­ly­se­an­la­gen sowie die Ein­spei­sung bezie­hungs­wei­se Ent­nah­me des grü­nen Stroms wird ein­fa­cher. Zudem gibt es weni­ger Netz­ver­lus­te, da die Schnitt­stel­len und somit die Umwand­lung des Stroms ent­fal­len. Damit betrei­ben wir das Netz fle­xi­bler, effi­zi­en­ter und klimafreundlicher.

Pilot MVDC-Kurz­kupp­lung

Mann und Windräder

War­um machen wir das?

Bis­lang sind Mit­tel­span­nungs­net­ze in Teil­net­ze auf­ge­teilt – im Fal­le einer Stö­rung ist der Strom­aus­fall in der Regel lokal begrenzt. Bis­lang sind die Teil­net­ze unfle­xi­bel und kön­nen kei­ne Ener­gie unter­ein­an­der aus­tau­schen. So kann es vor­kom­men, dass in einem Teil­netz Wind­ener­gie­an­la­gen abge­schal­tet wer­den müs­sen, da es durch zu viel Strom aus Erneu­er­ba­ren Ener­gien über­las­tet ist, wäh­rend im benach­bar­ten Teil­netz noch Kapa­zi­tä­ten vor­han­den sind.

Was set­zen wir um?

Wir simu­lie­ren inno­va­ti­ve MVDC-Kurz­kupp­lun­gen zwi­schen den Teil­net­zen (MVDC=Mittelspannungsgleichstrom). Die­se machen es mög­lich, Ener­gie­re­ser­ven zwi­schen ein­zel­nen Teil­net­zen dau­er­haft aus­zu­tau­schen. Die intel­li­gen­te Kupp­lung über Gleich­strom stellt sicher, dass trotz des Ener­gie­aus­tau­sches eine Stö­rung nicht auf benach­bar­te Teil­net­ze über­ge­hen kann.

Was errei­chen wir damit?

Bei einer even­tu­el­len spä­te­ren rea­len Umset­zung wird der Netz­aus­bau in der über­ge­la­ger­ten Netz­ebe­ne ver­rin­gert und ver­hin­dert das Abschal­ten von Wind­ener­gie­an­la­gen. Denn der grü­ne Strom kann effi­zi­en­ter lokal genutzt wer­den, sodass im über­ge­la­ger­ten Trans­port­netz mehr Kapa­zi­tä­ten vor­han­den sind.

Pilot Ver­ma­schungs­kon­zep­te

Elektroauto

War­um machen wir das?

Das der­zei­ti­ge elek­tri­sche Netz ist auf die stei­gen­de Anschluss­leis­tung aus EEG-Anla­gen und die nöti­gen Ver­brau­cher für die Energie­wende (Ladein­fra­struk­tur, Wär­me­pum­pen etc.) nicht aus­ge­legt. Um die­sen Umstän­den gerecht zu wer­den, müs­sen gro­ße Inves­ti­tio­nen in das Netz getä­tigt werden.

Was set­zen wir um?

Bei der Ver­ma­schung wer­den ver­schie­de­ne Punk­te des elek­tri­schen Net­zes zu bestimm­ten Zeit­punk­ten gezielt mit­ein­an­der ver­bun­den, um durch den Struk­tur­wech­sel die Trans­port­ka­pa­zi­tät zu erhö­hen. Dies pas­siert immer dann, wenn sehr vie­le EEG-Anla­gen in das Netz ein­spei­sen oder bspw. sehr vie­le Elek­tro­au­tos zur glei­chen Zeit gela­den wer­den.  Dar­aus ent­ste­hen kom­ple­xe­re Netz­struk­tu­ren und somit höhe­re Anfor­de­run­gen an die Schutz­sys­te­me. Die­se unter­su­chen wir im Rah­men des „Energie­kosmos“ und ent­wi­ckeln Betriebs­füh­rungs­kon­zep­te für den rea­len Netzbetrieb.

Was errei­chen wir damit?

Durch Ver­ma­schungs­maß­nah­men kön­nen die Inves­ti­ti­ons­kos­ten in das Netz gesenkt wer­den, da größ­ten­teils die bereits bestehen­de Infra­struk­tur genutzt wird. Dies ist nicht nur effi­zi­ent, son­dern wirkt sich auch auf den Strom­preis aus. Dar­über hin­aus ver­rin­gert es zudem die Tief­bau­maß­nah­men im Netz und die damit ver­bun­de­nen Baustellen.

Pilot digi­ta­les Umspannwerk

Umspannwerk Itzehoe-Wellenkamp

War­um machen wir das?

Die Energie­wende und die Sek­to­ren­kopp­lung sor­gen für mehr Dyna­mik im Betrieb des Strom­net­zes. Der Hin­ter­grund hier­für ist eine dezen­tra­le­re und vola­ti­le­re Ein­spei­sung von Erneu­er­ba­ren Ener­gien wie Wind und Son­ne. Zudem wird die Abnah­me von elek­tri­scher Ener­gie durch Ver­brau­cher wie bat­te­rie­elek­tri­sche Kraft­fahr­zeu­ge oder smar­te Wär­me­pum­pen zuneh­mend fle­xi­bler. Das Umspann­werk (UW) als Kno­ten­punkt im Strom­über­tra­gungs­netz muss die­se Dyna­mik pro­gnos­ti­zie­ren, damit das hohe Maß an Ver­sor­gungs­si­cher­heit gewähr­leis­tet bleibt. Schnel­le­re, häu­fi­ge­re und genaue­re Mes­sun­gen sowie bes­se­re Kom­mu­ni­ka­ti­on im Steue­rungs­sys­tem sind die neu­en Bau­stei­ne die­ser digi­ta­len Knotenpunkte.

Was set­zen wir um?

Wir erwei­tern die Sen­so­rik des Umspann­werks. Neue Mess­ge­rä­te und moder­ne Kom­mu­ni­ka­ti­ons­tech­nik erfas­sen Daten digi­tal. Das Steue­rungs­sys­tem ver­teilt und ver­ar­bei­tet die­se Infor­ma­tio­nen ziel­ge­rich­te­ter und schnel­ler als bis­her. Zudem bekommt das Sys­tem im Umspann­werk neue Anwen­dun­gen, um die zusätz­li­chen Infor­ma­tio­nen zu nut­zen. Im Energie­kosmos ENSURE machen wir den Nut­zen der Digi­ta­li­sie­rung für unse­re Umspann­wer­ke sicht­bar und zei­gen das digi­ta­le UW als ein Teil unse­rer Visi­on von der Energiewende.

Was errei­chen wir damit?

Durch die Digi­ta­li­sie­rung des UWs kön­nen wir bes­ser und geziel­ter auf die Dyna­mik im Netz­be­trieb reagie­ren. Dies hilft uns bei­spiels­wei­se, unter­la­ger­te Netz­ebe­nen zu ent­las­ten. Letzt­end­lich nut­zen wir so Erneu­er­ba­ren Ener­gien effek­ti­ver und effi­zi­en­ter für unse­re Gesellschaft.