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Kupplung fürs Stromnetz: Forschungsprojekt FlexNet-Eko

Die Energiewende stellt die Stromnetze in Deutschland seit Jahren vor große Herausforderungen. Das Verteilnetz von MITNETZ STROM ist davon besonders betroffen. Zehntausende Erzeuger von Erneuerbaren Energien speisen ihre Leistung oft unverhersagbar und mit großen Mengen in das Netz ein. Im Jahr 2019 betrug der EEG-Anteil am Letztverbraucherabsatz gut 110%. Dazu kommen zunehmend Elektroautos, Speicher und variable Lasten, die ebenfalls an das Verteilnetz angeschlossen sind. MITNETZ STROM muss dafür Sorge tragen, dass das Energiesystem trotz dieser neuen Anforderungen stets stabil bleibt und die Versorgungssicherheit nicht gefährdet wird. 

Lösungsansatz Entkoppelte Ortsnetze

Um dies zu gewährleisten treibt MITNETZ STROM nicht nur den Netzausbau voran, sondern engagiert sich auch in diversen Forschungs- und Entwicklungsprojekten rund um die Zukunft der Energieversorgung. Eine der aktuell großen Fragen ist es, wie man in einem lokalen Ortsnetz flexible Verbraucher und Erzeuger bestmöglich aufeinander abstimmen kann, gleichzeitig eine optimale Spannungsqualität sicherstellt und somit die vorhandenen Betriebsmittel entlastet und die Versorgungssicherheit gewährleistet oder sogar erhöht.

Genau dieser Fragestellung geht das Forschungsprojekt „Flexibilisierung des Netzbetriebs durch entkoppelte Ortsnetze“ - kurz "FlexNet-EkO" - nach. Dabei handelt es sich um ein vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) gefördertes Forschungsprojekt. So sperrig der Name, so simpel ist das Prinzip des Projekts, wie Projektleiter Jens Schwedler erklärt:

"FlexNet-EkO setzt am Übergang vom Mittelspannungs- zum Niederspannungsnetz an, genauer bei der Ortsnetz-Trafostation. Zwischen dem Transformator und der Niederspannungsverteilung, welche in einem Ort die Energie in die verschiedenen Straßen verteilt, wird eine leistungselektronische Netzkupplung (eNK) eingesetzt. So kann ein modulares, abtrennbares Netz (MN) geschaffen werden."

Durch die Entkopplung ergeben sich sowohl für den Netzbetreiber als auch für die Verbraucher eine ganze Reihe an Vorteilen und Möglichkeiten.

• Die Spannungsqualität des MN kann unabhängig von Qualität oder Schwankungen des vorgelagerten Netzes direkt gesteuert werden. Dadurch können mehr Einspeiser oder Verbraucher ohne Netzausbau betrieben werden.
• Durch optimierte Energieflüsse können die Betriebsmittel des VGN besser ausgelastet werden.
• Flexibilitäten können über eine neu entwickelte Signaltechnik netzdienlich und zuverlässig gesteuert werden, ohne die Spannungsqualität des MN zu beeinträchtigen.
• Durch Einsatz eines Speichers in der Kupplung können in einem gewissen Rahmen Energieüberschüsse oder -defizite im MN gepuffert werden. Kurzfristige Versorgungsausfälle können ebenfalls überbrückt werden. Bei entsprechender Auslegung wäre auch ein (virtueller) Inselnetzbetrieb möglich.

Insgesamt bietet ein entkoppeltes Ortsnetz also lokal stabilere Verhältnisse für die Verbraucher sowie Vorteile im Betrieb für Verteilnetzbetreiber auf beiden Seiten der Kupplung.

Ähnliche Ansätze verfolgen auch andere innovative Technologien von MITNETZ STROM wie zum Beispiel regelbare Ortsnetztrafos oder unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), welche häufig in kleinen, sensiblen Industrie-/Kundennetzen eingesetzt werden. Neu bei FlexNet-EkO ist jedoch, ein komplettes öffentliches Ortsnetz auf diese Weise zu entkoppeln. Damit einher gehen besondere Fragestellungen und Herausforderungen zu den technischen Anforderungen des Niederspannungsnetzes.

Geballte Kompetenz für die Energiezukunft

MITNETZ STROM leitet FlexNet-EkO als Konsortialführer und bearbeitet das Projekt im Rahmen des 7. Energieforschungsprogramms des BMWi zusammen mit drei weiteren kompetenten Partnern:

• Hochschule Mittweida: Entwicklung der Regelungsverfahren und Anlagenansteuerung mittels Frequenzsignal sowie Entwicklung und Test des Labordemonstrators
• Maschinenfabrik Reinhausen (MR): Technologieprovider, Umsetzung der definierten Anforderungen und Lieferung der eNK für den Feldversuch samt Container
• Technische Universität Dresden: Anforderungsanalyse, Entwicklung und Simulation der neuartigen Netzbetriebsweisen

Neben Simulationen und Demonstratorversuchen im Labor steht ab Frühjahr 2021 der einjährige Feldversuch in einem Ortsnetz von MITNETZ STROM auf dem Plan. Aktuell stecken wir in den Vorbereitungen zur Projektierung der eNK-Containerstation sowie notwendiger Anpassungen an der vorhandenen Ortsnetzstation.

Weiterführende und aktuelle Informationen gibt es ab sofort auf der neuen Projekt-Webseite unter:

https://flexnet-eko.de/

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