Analyse von Smart-Grids-Technologien

Die Integration einer wachsenden Zahl dezentraler Erzeugungsanlagen in die elektrischen Energieversorgungssysteme führt zu neuen Ver- und Entsorgungsaufgaben in den Verteilungsnetzen mit der Folge stark veränderter Lastflüsse. Um diesen gestiegenen Anforderungen gerecht zu werden und um die Nachhaltigkeit der regenerativ erzeugten elektrischen Energie zu gewährleisten, werden die traditionellen Verteilungsnetze und ihre Strukturen einen Wandel hin zu sog. „Smart Grids“ vollziehen.

Für den Begriff „Smart Grids“ existieren derzeit unzählige Definitionen und der Begriff war lange Zeit ein Synonym für praxisferne Zukunftsvisionen. Der anstehende Umbau der Verteilungsnetze erfordert jedoch den Einsatz neuer Technologien. Eine quantitative Kosten/Nutzen Analyse sowohl der klassischen Netzausbau-Maßnahmen als auch der modernen intelligenter Technologien ist Voraussetzung für die wirtschaftliche Implementierung und somit für den Erfolg der „Energiewende“.

Um den Nutzen von Smart Grids Technologien quantifizieren zu können, hat der Lehrstuhl ES+EM eine neuartige Metrik, die sog. „Smart Grid Metric“, entwickelt. Damit ist es möglich den Grad der Erreichung von Zielen quantitativ zu bestimmen und zu vergleichen. Die Smart Grid Metric bildet somit die technische und wirtschaftliche Basis für die Implementierung eines „Smart Grid“.

• Definition der "Smartness" eines Verteilungsnetzes und klare Trennung von Zielen und Maßnahmen;
• Kalibrierung und Überprüfung der Metrik durch Anwendung auf reale und synthetische Verteilungsnetze unter Berücksichtigung unterschiedlicher Ver- und Entsorgungsaufgaben;
• Entwicklung von Visualisierungstools zur Darstellung der "Smartness" und Test an realen Netzen;
• Aufwand/Nutzen Analyse entsprechend den Maßnahmen und den Zielen.

• Die Ziele-Maßnahmen Tabelle (siehe Tabelle 1) dient der Definition und der Trennung von Zielen und Maßnahmen, die zur Erreichung dieser Ziele ergriffen werden können;
• Simulation der verschiedenen Maßnahmen anhand von synthetischen Testnetzen mit normalen und auch extremen Ausprägungen (Abb. 2 zeigt ein Beispiel);
• Quantifizierung der "x" und "(x)" in der Ziel-Maßnahmen-Tabelle hinsichtlich Kosten-Nutzen-Aspekten;
• Zur Darstellung der "Smartness" von Verteilungsnetzen werden Spider-Diagramme verwendet (siehe Abb. 1).

• Definition der "Intelligenz" eines Verteilungsnetzes: Ein Verteilungsnetz ist intelligenter als ein Referenznetz, wenn ein gegebenes Bündel an Zielen bezüglich des Netzbetriebes besser erfüllt wird.
• Die Ziel-Maßnahmen-Tabelle

M. Sc. Han Rui

Arnold, M.; Rui H.; Wellßow, W. H.: "An Approach to Smart Grid Metrics", IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) Europe 2011, Manchester, United Kingdom, 2011

Arnold, M.; Rui, H.; Wellßow, W. H.: Die Leistungsfähigkeit von Stromnetzen messbar machen: "Smart Grid Metrik". VDI/VDE TechnikForum, 1/2012

Rui, H.; Arnold, M.; Wellssow, W. H.: Synthetic MV-Grids for the Assessment of Smart Grid Techniques; IEEE PES Innovative Smart Grid Technologies (ISGT) Europe, Oktober 2012, Berlin

Arnold, M.; Rui, H.; Wellßow, W. H.: Modellierung synthetischer Mittelspannungsnetze zur Simulation der Effizienz von Smart-Grid-Technologien; VDE-Kongress, November 2012, Stuttgart