Auf Gleichstrombasis

Ressourceneffizientes Energieverteilernetz

3. November 2022, 8:31 Uhr | Heinz Arnold
Die Netzleitwarte an der TU Ilmenau, an der die Forschungsarbeiten zu innovativen Energieverteilernetzen betrieben werden.
Die Netzleitwarte an der TU Ilmenau, an der die Forschungsarbeiten zu innovativen Energieverteilernetzen betrieben werden.
© TU Ilmenau/Michael Reichel

In Gleichstromnetzen für die Energieverteilung lassen sich Ströme und Spannungen einfacher steuern als in Wechselstromnetzen. Die TU Ilmenau entwickelt jetzt ein solches ressourceneffizientes Energieverteilernetz.

Dieses Netz ist auf die zunehmende Nutzung regenerativer Energie in Deutschland zugeschnitten, die dezentrale Anlagen erzeugen. Sie werden im Rahmen der Energiewende in hoher Zahl gebraucht. Das neue Gleichstromverteilnetz wird eine wesentlich höhere Betriebssicherheit bieten als das derzeitige Netz in Deutschland. 

Die Verteilung elektrischer Energie ist eine Herausforderung der Energiewende. Das Energieverteilernetz, wie wir es kennen, speist den Strom in eine Richtung vom Kraftwerk ins Übertragungsnetz und dann zum Verbraucher. Im neuen Verteilernetz der TU Ilmenau fließt der Strom von hunderttausenden kleinen dezentralen Anlagen in alle Richtungen. Weil die Photovoltaik- oder Windkraftanlagen den Strom zeitlich und mengenmäßig unregelmäßig in alle Spannungsebenen einspeisen, schwankt die Auslastung der Verteilernetze erheblich. Diese neue Art der Energieverteilung belastet das Verteilernetz stark und die Infrastruktur wird immer ineffizienter ausgenutzt. 

Dies Probleme sollen im Rahmen des VERNEDCT-Projekts unter der Leitung von Prof. Dirk Westermann, Leiter des Fachgebiets Elektrische Energieversorgung der TU Ilmenau und Direktor des Thüringer Energieforschungsinstituts, gelöst werden. Trotz der Vielzahl an kleinen Energiequellen im deutschen Energieverteilernetz gewährleistet es ein stetiges Gleichgewicht zwischen Stromeinspeisung und -verbrauch – schnell, flexibel und direkt vor Ort, und stellt so die Stabilität des Systems insgesamt sicher. Statt wie bisher auf Wechselstrom, basiert das innovative Konzept für Energieverteilernetze auf dem Einsatz von Gleichstrom, denn er ermöglicht es, Ströme und Spannungen im Netz einfacher zu steuern. Dies erlaubt eine höhere Auslastung der Netzinfrastruktur insgesamt, etwa durch eine höhere Ausnutzung der Kabel und anderer elektrischer Geräte und Anlagen im Verteilernetz, wodurch Leitermaterialien für die Verteilung elektrischer Energie eingespart werden könnten.

Um das Ziel eines ressourceneffizienten Energieverteilernetzes zu erreichen, müssen eine vollkommen neue Architektur des Netzes und innovative Methoden für dessen Betrieb entwickelt werden. Methoden zur Vermeidung und Behebung von Fehlern im laufenden Netzbetrieb werden bereits zu Beginn des Projekts mitgedacht. 

Am Projekt arbeiten Forscherinnen und Forscher von sechs Fachgebieten der TU Ilmenau interdisziplinär zusammen. Dabei untersucht zum Beispiel das Fachgebiet Empirische Kommunikation die Akzeptanz der neuen Technologie in der deutschen Bevölkerung oder in Unternehmen. Prof. Dirk Westermann ist überzeugt, dass die Technologie höchste Sicherheit bieten wird: »Wir entwerfen nicht nur eine neue Technologieplattform für Verteilernetze, sondern zeigen auch einen Weg zu ihrer Implementierung auf. Das ist der Einstieg in eine effiziente und störungssichere Energieversorgung der Zukunft.«

Das auf sechs Jahre angelegte Forschungsprojekt »Verteilernetz-DC-Technologie« (VERNEDCT), das von der Carl-Zeiss-Stiftung im Rahmen des Programms »Durchbrüche« mit fast fünf Mio. Euro gefördert wird, startet im Juli nächsten Jahres.
 


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